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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置として、静電潜像を担持する像担持体に近接配置され、回転駆動するスリーブとそのスリーブの内部に収容された磁石ロールからなる現像部材（現像ロールと称する）上に、トナーおよび磁性キャリアからなる二成分現像剤を担持して像担持体と対向する位置に搬送し、その二成分現像剤を像担持体表面に接触させ、トナーの転移によって現像を行なう接触型二成分現像装置が知られている。また、像担持体表面に現像剤を接触させずに現像する方式の非接触型二成分現像装置も知られている。接触型二成分現像装置は、現像剤中のトナー濃度の制御が必要であること、トナーの補給だけではなく磁性キャリアをその帯電能力の低下に伴って定期的に交換しなければならない等の課題を有するものの、画質特性および現像剤の搬送性等の点で優れているため、現像装置の主流となっている。
【０００３】
ここで、現像ロール上に担持される現像剤の量は、像担持体へ転移するトナー量に起因する画像濃度のみならず他の印字画像品質も大きく左右するものであるため、その現像ロール上には、像担持体と対向する手前で層形成手段により所定量の現像剤層が形成される。
【０００４】
層形成手段により現像ロール上に所定量の現像剤層を形成する技術として、トリマーやブレードといった層規制部材で所望の層厚に規制し均一化する技術や、特開平７−３３３９９３号公報に開示されるように、第一トナー搬送手段と第二トナー搬送手段（現像ロール）を互いに回転状態で接触させることで安定したトナー量を第二トナー搬送手段上に得る技術などが知られている。
【０００５】
また、特開平８−１３７２６５号公報には、磁性棒とその表面に設けられた弾性部材からなるロール状部材を備え、現像スリーブに対向して磁性棒を回転させることで、現像スリーブ内部に固定して設けられた複数の磁石との磁界により現像剤を現像スリーブ上から除去するとともに、弾性部材を現像スリーブに押しつけることで、層厚を規制して現像剤層を形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、現像ロール上への層形成とは異なる技術であるが、特公平２−６０６５号公報には、所定の方向に回転するスリーブと、そのスリーブの内部に固定された複数の磁石を備え、記録媒体上に磁化パターンを形成し、回転するスリーブで磁性トナーを搬送して、磁化パターンに応じて磁性トナーを磁気的に吸着するように特定磁界の向きと強度で現像（記録媒体上へ層形成）を行なう技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトリマーやブレード等の層規制部材を用いて層形成を行なう場合には、層厚規制部材の背面部、即ち現像剤搬送方向の上流側において、現像剤が過度に充填された状態となるため、現像剤に対して強い圧縮力が作用し、また現像剤が層厚規制部材と現像剤担持体との間隙を通過する際には、現像剤に対して強い摩擦力が作用するため、層厚規制部において現像剤の劣化が発生するという問題点を有する。
【０００８】
上記現像剤の劣化はトナーの劣化と磁性キャリアの劣化とに大別され、双方とも圧縮力や摩擦力等により発生するものであり、トナーおよび磁性キャリアの代表的な劣化形態とその影響は次の通りである。
【０００９】
一般にトナー表面には、帯電性および流動性向上のために加えられた外添剤が付着しており、現像剤に圧縮力や摩擦力が作用すると、この外添剤がトナー表面から剥離したり、トナーの樹脂中へ埋没する。このような外添剤の剥離や埋没の生じた状態がトナーの劣化の代表的な形態であり、このような劣化が進行すると摩擦帯電特性が変化し、トナーの電荷量分布が極めて広くなり不安定となる。このため、電荷量の低いトナー、および所定の極性と逆極性に帯電したトナー（以降、逆極性トナーと称す）が生じて背景部へのカブリが発生する。
【００１０】
また上記のようなトナーの劣化が生じると、トナーと磁性キャリアとの接触面積が増大するために、トナーとキャリアとの間の付着力は増大する。このため、トナーは磁性キャリアの表面から剥離し難くなり、現像されるトナー量は減少して画像濃度が低下してしまう。特に、非接触型二成分現像装置においては、トナーと像担持体との間の付着力が存在しないために、トナーの、磁性キャリア表面からの剥離は、電界によりトナーに作用するクーロン力が、トナーと磁性キャリアとの間の付着力に勝った場合に発生する。従って、トナー劣化に伴うトナーと磁性キャリアとの間の付着力の増大により、画像濃度の低下は顕著に現れる。このように、トナーの劣化による画像欠陥が発生する状態となると、現像剤の寿命が尽きたということであり、現像剤の交換が必要となる。
【００１１】
一方、磁性キャリアの劣化は、磁性キャリア表面へのトナー並びにトナーの外添剤の固着によって発生する。このような劣化が生じると、磁性キャリア表面にトナーと同種の材料が存在するために、トナーと磁性キャリアとの摩擦帯電序列の差は、劣化前に比べて小さくなる。従って、磁性キャリアの劣化に伴いトナーの電荷量は減少し、電荷量の低いトナーおよび逆極性トナーが生じて、背景部へのカブリが発生することになる。この場合にも上記トナー劣化の場合と同様に、現像剤の交換が必要となる。
【００１２】
また、前述した特開平７−３３３９９３号公報に開示された技術では、現像ロール上のトナー量を規制するために、現像ロール（第ニトナー搬送手段）に対して低硬度の第一トナー搬送手段をニップ部が食い込むほど接触させて、それぞれの表面同士をこすりつけて通過するトナー量を規制しているため、トナー表面の外添剤が埋まり込んでトナー劣化が生じてしまい、帯電不良を起こしてカブリなどを発生したり、スリーブ表面に固着して画像抜けを引き起こすという問題がある。
【００１３】
また、特開平８−１３７２６５号公報に開示された技術では、現像ロール上の現像剤の除去と再供給を行なうのみであり、現像に好ましい現像剤層厚に調整するための層形成手段を別途設ける必要がある上、現像ロールの磁極が移動するロールへの供給は構成上不可能である。
【００１４】
さらに、特公平２−６０６５号公報に開示された技術は、移動する磁極上に磁力により磁性トナー像を形成するものであり、この技術を磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤に応用しようとしても、磁性キャリアとトナーの粒径および比重が大きく異なり、均一な現像剤薄層を形成しようとする課題を解決することは困難である。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑み、トナーおよび磁性キャリアからなる現像剤の劣化を抑えたまま、現像部材上に過不足のない均一な現像剤薄層の形成を行なうことができ、高品位な画像が安定して得られる現像装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の現像装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体に近接もしくは接触するように配置され、トナーおよび磁性キャリアからなる現像剤を周面に担持して周回する現像部材を備え、その現像部材周面に担持された現像剤中のトナーにより上記像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像部材は、周面に、周回方向に並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる磁性の磁極が配置されるとともに磁極ペアどうしの間に非着磁領域もしくは低磁力領域を挟んで全周に渡って配列されてなるものであって、
上記現像部材に近接して配置されて周回するスリーブを有するとともに、そのスリーブ内に、少なくとも上記現像部材に対向する部位においてそのスリーブの周回方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されてなるとともに、上記現像部材周面に着磁された磁極ペアを成すＮ極とＳ極とのうちその現像部材周回方向先頭側の磁極とは異なる極性の磁極のうちの１つがその磁極を挟む両側の、その磁極の極性とは異なる極性の２つの磁極のいずれよりも上記現像部材に近接した位置に配置されてなる固定磁石を有し、上記スリーブの周回により現像剤を上記現像部材に供給する現像剤供給部材を具備することを特徴とする。
【００１７】
ここで、上記現像部材は、周面に、周回方向に２５μｍ以上２５０μｍ以下の間隔を隔てて並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる極性の磁極が配置されるとともに磁極ペア同士の間に５０μｍ以上の非着磁領域もしくは低磁力領域を挟み、かつ、それら非着磁領域もしくは低磁力領域を挟んで隣接する磁極どうしの間隔が約３００μｍ以下となるように全周に渡って配列されてなるものであることが好ましい。
【００１８】
また、上記現像部材と上記スリーブが、これら現像部材とスリーブとが互いに近接した領域において互いに異なる方向に移動する向きにそれぞれ周回するものであることも好ましい形態である。
【００１９】
さらに、上記現像部材と上記像担持体との間に、直流電圧に交流電圧が重畳されてなる現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源を備えたものであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【００２２】
図１に示す画像形成装置は単色の画像形成装置であり、この画像形成装置には、ほぼ円筒状の導電性基体の周面に感光体層が設けられた感光体ドラム１が備えられている。この感光体ドラム１は、図中に示す矢印Ａの方向に回転駆動される。また、感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電器２と、露光装置３と、円筒部材からなる現像ロール１２（本発明にいう現像部材の一例）を有する現像装置４と、転写前コロトロン５と、転写コロトロン６と、剥離コロトロン７と、クリーナ８と、光除電器９とが備えられている。現像装置４は、本発明の現像装置の一実施形態のものであり詳細は後述する。
【００２３】
感光体ドラム１の導電性基体は電気的に接地されており、その導電性基体の周面に設けられた感光体層には、負帯電の有機感光体（ＯＰＣ）が用いられている。この感光体ドラム１は、ほぼ一様に帯電された後、像光が照射されて露光部が形成されその露光部の電荷が導電性基体に流れて電位が減衰するものである。この感光体ドラム１の外形は、例えば１００ｍｍであり、また周面の移動線速度、即ちプロセススピードは１６０ｍｍ／ｓ程度に設定される。
【００２４】
露光装置３は、画像情報に基づいて点滅するレーザー発生装置と、このレーザー発生装置から射出されるレーザービームを回転しながら反射するポリゴンミラーとを有し、感光体ドラム１の周面を露光走査して静電潜像を形成するものである。この露光走査は、画像部を露光するものであってもよいし、非画像部を露光するものであってもよく、感光体ドラム１の帯電極性とトナーの帯電極性とを適切に選択することによって画像部にトナーを転移して顕像化することができる。この画像形成装置では、感光体ドラム１およびトナーは負帯電のものが用いられて画像部が露光される。
【００２５】
次に、図１に示す画像形成装置の動作について、図２を参照しながら説明する。
【００２６】
図２は、図１に示す画像形成装置においてトナー像を形成するときの、像担持体表面の電位の推移を示す図である。
【００２７】
先ず、帯電器２により感光体ドラム１の表面が一様に−４５０Ｖに帯電される［図２（ａ）］。次いで、露光装置３のレーザー光により画像部の露光が行なわれ、−２００Ｖの露光部電位のネガ潜像が形成される［図２（ｂ）］。さらに、このネガ潜像の露光部に現像装置４によりトナーが転移され顕像化される［図２（ｃ）］。
【００２８】
上記のようにして感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写コロトロン６の帯電によって図示しない記録用紙上に転写される。その後、この記録用紙は、剥離コロトロン７の帯電によって感光体ドラム１の表面から剥離されて定着器（図示せず）へと搬送され、その定着器でトナー像が加熱・加圧される。このようにしてトナー像が記録用紙上に定着される。
【００２９】
一方、感光体ドラム１表面の残留トナーは、トナー像の転写および記録用紙の剥離工程が終了した後、クリーナ８によって清掃される。さらに、感光体ドラム１の残留電荷が光除電器９による露光で除電されて次の画像記録工程に備えられる。
【００３０】
尚、感光体ドラム１の回転方向における現像装置４の下流側に設けられた転写前コロトロン５は、現像時に磁性キャリアが感光体ドラム１へ転移する量を調査する際に用いられるもので、感光体ドラム１上に形成されたトナー像に対して一様な負帯電を行なう。これにより、現像の際に意図に反して感光体ドラム１上へ転移した磁性キャリアを負に帯電し、トナーと一緒に記録用紙上に転写されるようにして、記録用紙上において磁性キャリアの転移量の評価を行なうことができる。
【００３１】
次に、図１に示す画像装置を構成する本実施形態の現像装置４について、図３を参照して説明する。
【００３２】
図３は、本実施形態の現像装置の概略構成図である。
【００３３】
図３に示す現像装置４には、感光体ドラム１との対向部位に現像用開口部１１ａが設けられた現像ハウジング１１が備えられている。この現像ハウジング１１には、現像剤が収容される。
【００３４】
また現像装置４には、現像ハウジング１１の開口部１１ａに、表面が静電潜像が形成される感光体ドラム１に近接もしくは接触するように配置され、トナー１８および磁性キャリアからなる現像剤を周面に担持して周回する現像ロール１２が備えられている。さらに現像装置４には、現像ロール１２の、感光体ドラム１と対向する反対側の位置に、層形成ロール１３（本発明にいう現像剤供給部材の一例）が備えられている。これら現像ロール１２および層形成ロール１３の構成については後述する。
【００３５】
また現像装置４には、層形成ロール１３の、現像ロール１２と対向する反対側の位置に、トナー１８を貯留するトナー収容部１７が備えられており、さらに、層形成ロール１３とトナー収容部１７との間に、層形成ロール１３に補給トナーが常に接触するように案内するガイド部材１４と、このガイド部材１４上へ供給するトナーの量を規制する補給トナー量規制部材１６とが備えられている。また、トナー収容部１７の内部には、貯蔵されるトナー１８をほぐしながらトナーをガイド部材１４上に搬送するトナー搬送部材１５が設けられ、さらに図示しないが、トナー収容部１７の軸方向における端部にはトナー１８を補給するトナーボックスが連結されている。
【００３６】
現像ロール１２は、図３に示すように軸線回りに回転が可能となるように支持されており、その現像ロール１２の周面の移動方向は、感光体ドラム１の周面の移動方向とは反対の方向である。この現像ロール１２の外径は１８ｍｍ、駆動時の表面移動線速度である周速度は３２０ｍｍ／ｓ、感光体ドラム１と現像ロール１２との間隙は３００μｍに各々設定されており、現像ロール１２に担持される現像剤層は感光体ドラム１に対して非接触状態となるように保持される。
【００３７】
図４は、現像ロール周面の部分拡大断面図である。
【００３８】
図４に示すように、現像ロール１２周面は、磁気記録層１２ｂとその磁気記録層１２ｂ周面上に形成された導電層１２ａとから構成されている。磁気記録層１２ｂとしては、フェライト磁石が用いられる。また、導電層１２ａとしては、フェライト上にアルミニウム層が厚さ１μｍ程度に形成されたものが用いられる。
【００３９】
導電層１２ａには、現像バイアス用電源１９により、現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧は、直流電圧に交流電圧が重畳されてなる電圧であり、現像バイアス電圧の直流成分は地カブリの発生を防ぐために、例えば−４００Ｖに設定される。現像バイアス電圧の交流成分については、周波数が低すぎると画像上に現像バイアスの周波数に応じた濃淡ムラが生じてしまい、一方周波数が高すぎるとトナーの運動が電界の変化に追従しきれなくなり、現像効率が低下してしまう。また、交流成分のピーク間電圧が低すぎると、トナーに十分な電界が作用しないために現像効率は低下してしまい、一方ピーク間電圧が高すぎると、背景部へのカブリや感光体１上へのキャリア付着が生じ易くなる。さらに、波形に関しては、感光体ドラム１と現像ロール１２との間でトナーの往復運動を効率良く発生させるためには、＋側と−側とがほぼ対称であることが好ましい。
【００４０】
以上のような点から、周波数としては０．４〜１０ｋＨｚ、ピーク間電圧としては０．８〜３ｋＶ程度の範囲、波形としては＋側と−側とをほぼ対称に設定することが好ましい。本実施形態では、現像バイアス電圧の交流成分は、周波数６ｋＨｚの対称矩形波で、ピーク間電圧が１．５ｋＶに設定される。
【００４１】
次に、磁気記録層１２ｂについて説明する。この磁気記録層１２ｂは、図４に示すように、周面に、周回方向に並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる磁性の磁極が配置されるとともに磁極ペアどうしの間に非着磁領域を挟んで全周に渡って配列されてなるものであって、詳細には、周面に、周回方向に２５μｍ以上２５０μｍ以下の間隔を隔てて並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる極性の磁極が配置されるとともに磁極ペア同士の間に５０μｍ以上の非着磁領域もしくは低磁力領域を挟み、かつ、非着磁領域を挟んで隣接する磁極どうしの間隔が約３００μｍ以下となるように全周に渡って配列されてなるものである。このように配列することにより、一般に用いられる、粒径が２５μｍ〜２００μｍ程度の磁性キャリアをほぼ均一にほぼ一層だけ吸着することができる。以下、ほぼ均一なほぼ一層の磁性キャリアの薄層が形成される原理について、図５、図６を参照して説明する。
【００４２】
図５は、図４に示す現像ロール周面の着磁パターンを示す図、図６は、図４に示す現像ロール周面での層形成状態を示す図である。
【００４３】
現像ロール１２の磁気記録層１２ｂに、上述したように配列された磁極により、図５に示すように、狭い磁極間隔で隣接する一対のＮ極（Ｍ1）とＳ極（Ｍ2）の磁極間Ｘ12で、強い磁界が形成される。また、これら一対の磁極の外側には非着磁領域Ｒ1，Ｒ2が設けられている。つまり、これら一対の磁極の各々がこれら以外の磁極と隣接する側には、一定の長さ（Ｒ1＋Ｒ2）の非着磁領域が設けられている。従って、図６に示すように、磁束５０１はほとんどが対をなす二つの磁極間に回り込み、反対側へほとんど分布しない状態となる。また、磁束５０１は対をなす磁極間で現像ロール１２の表面近くに集中し、現像ロール１２の表面に垂直な方向の磁界成分は急激に減衰して磁界は遠方には及ばなくなる。
【００４４】
このように磁束５０１が分布する状態では、一対の磁極間に吸着された磁性キャリアは、ほぼ単層となり、さらに磁性キャリアの層が周面に形成されると磁力線がこの磁性キャリアの層内を通り、その外側にほとんど分布しない状態となる。従って、磁極間Ｘ12においてほぼ単層の均一な現像剤層を形成することが可能となる。
【００４５】
一方、非着磁領域Ｒ1およびＲ2においては、磁界が極めて微弱であるために磁性キャリアに作用する磁気拘束力は極めて弱くなり、現像剤層を保持することはできない。従って、強磁界が形成される磁極間Ｘ12のみにほぼ均一なほぼ一層の現像剤層が形成される。
【００４６】
図７は、現像ロールと層形成ロールとの対向部を示す図である。
【００４７】
層形成ロール１３は、現像ロール１２に近接して配置されて周回する、中空円筒状で非磁性且つ導電性のスリーブ１３ａを有する。また層形成ロール１３は、スリーブ１３ａ内に、少なくとも現像ロール１２に対向する部位においてそのスリーブ１３ａの周回方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されてなるとともに、現像ロール１２周面に着磁された磁極ペアを成すＮ極とＳ極とのうち現像ロール１２周回方向先頭側の磁極とは異なる極性の磁極のうちの１つ（図７ではＮ極）がその磁極を挟む両側の、その磁極の極性とは異なる極性の２つの磁極（ここではＳ極）のいずれよりも現像ロール１２に近接した位置に配置されてなる固定磁石１３ｂを有する。この層形成ロール１３は、スリーブ１３ａの周回により現像剤を現像ロール１２に供給する。現像ロール１２とスリーブ１３ａは、これら現像ロール１２とスリーブ１３ａとが互いに近接した領域において互いに異なる方向に移動する向きにそれぞれ周回する。
【００４８】
層形成ロール１３の外径は１８ｍｍであり、スリーブ１３ａは軸線回りに回転可能に支持される。本実施形態では、駆動時のスリーブ１３ａの周速度は３２０ｍｍ／ｓに設定される。また、スリーブ１３ａと現像ロール１２とは、同電位となるように設定される。
【００４９】
磁石ロール１３ｂには、詳細には、周方向にＮ極とＳ極とが交互に１２極着磁されており、これらの磁極の磁束密度は７０ｍＴに設定される。また、現像ロール１２と層形成ロール１３とが最近接する位置には、前述したように、磁石ロール１３ｂのＮ極が配置されるように磁石ロール１３ｂが固定される。
【００５０】
図７に示す磁束４０１，５０１は、磁石ロール１３ｂ，現像ロール１２の磁極による磁束の様子を表わしている。磁石ロール１３ｂの形成する磁界によりスリーブ１３ａの表面に磁気的に担持された現像剤は、スリーブ１３ａの回転に伴い、磁気ブラシとなって現像ロール１２と層形成ロール１３との対向部へと搬送される。次いで、現像剤の磁気ブラシは、層形成ロール１３と現像ロール１２とが最近接する位置に到達する前に、現像ロール１２表面に接触する。この際、スリーブ１３ａの回転により搬送される現像剤は、上記対向部に現像ロール１２の回転方向の下流側から流入して上流側へと流出することになる。現像剤が現像ロール１２と層形成ロール１３との最近接点を通過する際には、キャリア粒子が効率良く通過できるように磁気ブラシの先端が崩れて再配列され、磁性キャリアが現像ロール１２表面に効率的に隙間なく接触する。
【００５１】
最近接点の近傍においては、磁石ロール１３ｂの形成する磁界により磁化されて磁気ブラシとなった現像剤は、磁石ロール１３ｂの磁界の方向と現像ロール１２の磁極の形成する磁界の方向とが同じである場合には、そのままの磁化方向で現像ロール１２上に付着することができる。従って、図７に示すような磁石ロール１３ｂの磁極配置状態では、上記最近接点に対して現像ロール１２の回転方向の下流側（図７の中央部よりも左側）において、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極との間、即ち磁極間Ｘ12に現像剤が付着する。
【００５２】
一方、磁石ロール１３ｂの磁界の方向と現像ロール１２の磁極の形成する磁界の方向とが逆である場合には、磁石ロール１３ｂ上の現像剤はそのままでは現像ロール１２に付着しにくく、現像ロール１２上に現像剤を付着させるためには、磁性キャリアの磁化を現像ロール１２の磁極が形成する磁界の方向に反転させることが必要となる。
【００５３】
このように磁界の方向が逆になる部位は、図５に示す非着磁領域Ｒ1およびＲ2を挟んで隣接する磁極間である。この部位では、前述のように、磁界が極めて微弱であるために磁性キャリアに作用する磁気拘束力は弱くなり、従って現像剤層を保持することはできない。
【００５４】
また、上記最近接点の近傍において、磁極間Ｘ12に相当する部位の現像ロール１２表面に接触できなかった二層目以上の磁性キャリアは、現像ロール１２表面に留まろうとするが、前述したように現像ロール１２表面に垂直な方向の磁界成分は、現像ロール１２表面の近傍において急激に減衰するために磁気拘束力が微弱であり、層形成ロール１３の磁石ロール１３ｂによる磁気拘束力の方が強いために現像ロール１２表面から容易に引き剥がされ、スリーブ１３ａの回転に伴う磁気ブラシの移動にしたがって搬送される。
【００５５】
このようにして、最終的には現像ロール１２上で強磁界が形成される磁極間Ｘ12に、図６に示すような、ほぼ均一なほぼ一層の現像剤層が形成され、現像に供されることになる。
【００５６】
また、磁極間Ｘ12においては、磁性キャリアに対して強い磁気拘束力が作用するため、現像剤の飛散および感光体ドラム１上へのキャリア付着は発生しない。
【００５７】
尚、上述のように非着磁領域Ｒ1およびＲ2を挟んで隣接する磁極間には現像剤が付着しない領域が発生するが、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔を３００μｍ以下に設定すれば、縞状の濃度ムラは発生しない。
【００５８】
次に、層形成ロール１３による現像ロール１２上からの現像剤の剥離について説明する。
【００５９】
一度現像に供されたことによりトナーが消費されて、トナー担持量が低下した磁性キャリアは、続く層形成工程において速やかに現像ロール１２上から剥離されて、現像ロール１２上には十分にトナーが担持した磁性キャリアから成る現像剤層が形成されることが望まれる。層形成工程における上記剥離の効率が低いと、現像ロール１２上の現像剤のトナー濃度が低下してしまい、画像濃度低下が生じてしまう。
【００６０】
これに対しても、本実施形態では、高い剥離効率を得ることが可能である。一度現像に供された現像ロール１２上の現像剤は、現像ロール１２の回転により層形成ロール１３との近接対向部へと流入する。この際、現像ロール１２上で現像剤が保持されている磁極間Ｘ12、即ち対をなすN極およびＳ極による磁界の方向と、層形成ロール１３の磁石ロール１３ｂによる磁界の方向とは反対方向となる。このため、現像ロール１２上の現像剤は、微少な磁気ブラシとなって現像ロール１２の回転方向の下流側から上流側（図７で左側から右側）、すなわち非着磁領域Ｒ1およびＲ2を挟んで隣接する磁極間へと移動する。前述のように、この部位では磁界が極めて微弱であるために磁性キャリアに作用する磁気拘束力は弱くなり、現像剤層を保持することはできない。従って、現像によってトナー担持量が低下した磁性キャリアは現像ロール１２周面上から剥離されて、層形成ロール１３側の磁気ブラシへと取り込まれる。次いで、前述したようにして、現像ロール１２周面上には、新たに十分なトナーを担持した磁性キャリアが層形成ロール１３側の磁気ブラシから供給されて層形成が行なわれる。従って、例えば大面積のベタ画像を繰返し現像する場合においても、画像濃度を良好に維持することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、現像ロール１２と層形成ロール１３とが近接対向する部位での、現像ロール１２と層形成ロール１３との表面移動方向は、互いに反対方向となるように構成されているため、スリーブ１３ａの回転により搬送される現像剤は、上記近接対向部位に現像ロール１２の回転方向の下流側から流入して上流側へと流出することになる。従って、前述のように現像ロール１２上から剥離された現像剤は、再度現像ロール１２上に付着することがなく確実に現像剤の入替りが行なわれるため、さらに濃度維持性を高めることが可能となる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、現像ロール１２と感光体ドラム１との間に、直流電圧に交流電圧が重畳されてなる現像バイアス電圧を印加す現像バイアス電源（図示せず）が備えられており、この現像バイアス電圧により、感光体ドラム１と現像ロール１２との間でトナーの往復運動を生じさせつつトナーのみを感光体ドラム１に転移させて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。現像ロール１２上に、前述の非着磁領域に相当する現像剤の付着していない部分がある場合においても、現像領域において生じる上記トナーの往復運動の作用により、トナーは感光体ドラム１と現像ロール１２との間にほぼ一様な密度で存在するようになる。従って、感光体ドラム１上に現像されたトナー像に対する現像剤層の縞状の付着状態による悪影響は緩和され、低濃度部における濃度均一性および細線再現性を十分なものとすることができる。
【００６３】
再び図３に戻って、現像装置４の動作について説明する。
【００６４】
層形成ロール１３の周囲には所定量の現像剤があらかじめ供給されており、この層形成ロール１３の全周に渡って、ほぼ均一に吸着される。次いで、スリーブ１３ａ上で穂状となった現像剤は、スリーブ１３ａの回転方向と同一方向に搬送される。また、同時に磁石ロール１３ｂの磁極に応じた磁気ブラシの回転運動によってトナーの摩擦帯電が行なわれる。このように搬送、攪拌された現像剤は、現像ロール１２と層形成ロール１３とが対向する領域へと搬送される。本実施形態では、この対向領域において、現像ロール１２による現像剤の搬送方向と層形成ロール１３による現像剤搬送方向とが反対をなすように設定されている。また、本実施形態では、層形成ロール１３上の現像剤層厚は磁極上で約６００μｍ、現像ロール１２と層形成ロール１３との間隙は４００μｍである。
【００６５】
現像ロール１２と層形成ロール１３とは、層形成ロール１３上における磁極上での現像剤層厚よりも若干狭い間隙をおいて対向しており、層形成ロール１３に搬送されて上記対向部に流入する現像剤は、最近接点に対して現像剤が流入する上流側で現像ロール１２に接触する。ここで、現像ロール１２上に現像剤層が形成される過程は図７を参照して説明した通りである。
【００６６】
また、現像ロール１２とスリーブ１３ａとは同電位となっているため、現像ロール１２上に現像剤を供給して層形成する際に現像バイアスの影響による磁性キャリアからのトナーの剥離が生じることはない。
【００６７】
現像ロール１２上の現像剤は、現像ロール１２の回転に伴って感光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送され、トナーによる静電潜像の現像が行なわれる。この際、現像剤層は感光体ドラム１に対して非接触状態に保持される。現像ロール１２上に担持されて現像領域を通過した現像剤は再び層形成ロール１３と対向する位置に運ばれ、前述したようにして層形成ロール１３上の磁気ブラシに回収される。層形成ロール１３上に回収された現像剤は、スリーブ１３ａの回転方向と同一方向に搬送されてガイド部材１４へと向かう。
【００６８】
一方、トナー収容部１７に収容された貯蔵トナー１８は、トナー搬送部材１５でほぐされながら搬送され、ガイド部材１４とトナー量規制部材１６とが対向する供給口を通ってガイド部材１４に沿って、層形成ロール１３に近接する位置まで搬送される。ガイド部材１４の先端は層形成ロール１３上の現像剤層にわずかに接触しており、ガイド部材１４に沿って搬送されてきた補給トナー１８は層形成ロール１３上の現像剤に接触し、現像剤のうちの磁性キャリア表面に接触したトナーはその磁性キャリア表面に静電的に付着して磁気ブラシ内部に取り込まれる。一方、余剰のトナー即ち磁性キャリア表面に接触しないトナーは磁気ブラシ内部に取り込まれず、続いて搬送されて来る磁性キャリアの表面に接触するまでガイド部材１４上に留まる。補給トナーと接触した現像剤には磁性キャリア表面をトナーが覆う程度にトナーが補給されて所定のトナー濃度となり、スリーブ１３ａの回転により現像ロール１２と対向する位置近傍まで搬送されながら、スリーブ１３ａの回転運動による攪拌と帯電とが行なわれて次の工程へと進む。
【００６９】
本実施形態の現像装置４で用いられる現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤であり、トナーとしては、混連粉砕法、重合法、溶解懸濁法等の任意の製法による任意の組成・形状のものが使用可能であるが、流動性の高い球形形状のものを用いることが好ましい。ここでは、溶解懸濁法により製造された重量平均粒径が７μｍで負帯電性、略球形形状のポリエステル系トナーが使用される。またトナーの色はマゼンタである。
【００７０】
また、磁性キャリアとしては、結着樹脂中に磁性粉を分散させた、いわゆる磁性粉分散型樹脂キャリア、又は、球形フェライト粒子に樹脂被覆を施した、いわゆるフェライトキャリア等の任意のものが使用可能である。ここでは、後者のフェライトキャリアが使用される。
【００７１】
また、本実施形態の現像装置４で用いられる現像剤の磁性キャリアは、１０6／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が、約４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ以下となるものを用いるのが望ましい。磁性キャリアの磁化が小さいと、現像ロール１２の磁極が形成する磁界によって現像ロール１２上へ吸着される力が小さくなる。このため、磁極間隔は小さく設置されて、現像ロール１２の表面に垂直な方向の磁界成分が急激に減衰していると、磁性キャリアが現像ロール１２の表面に吸着されない部分（現像剤層の抜け）が生じ易くなる。このような現像剤層の抜けがあると、低濃度部における微少な濃度ムラや細線の再現性不良が発生する。
【００７２】
一方、磁性キャリアの磁化が大きいと、現像ロール１２の磁化パターンに応じて強い吸着力が作用し、磁極上と磁極間とでほぼ均一な現像剤層、つまり山谷構造のない現像剤層を形成するのが難しくなる。現像剤層にこのような山谷構造があると、低濃度部において磁極ピッチと対応した濃度ムラが発生したり、細線の幅に微少なムラを生じたりすることになる。
【００７３】
さらに、本実施形態の現像装置４で用いられる現像剤の磁性キャリアは、残留磁化が約２５ｋＡ／ｍ以下であるものが望ましい。磁性キャリアの残留磁化が大きいと、磁性キャリアの磁気的な凝集が生じ易くなり、この影響により、現像ロール１２上の現像剤層に微少な凹凸すなわち磁気的な凝集により一層より多い現像剤層が形成される部位が生じてしまう。このような凹凸が生じると、低濃度部における微少な濃度ムラや細線の再現性不良が発生する。このように、磁性キャリアの磁化と残留磁化とは、現像ロール１２の磁極によって形成される現像剤層の状態に影響を及ぼすものであり、磁化と残留磁化とを上記の範囲内とすることにより、ほぼ一層の現像剤層を現像剤ロール１２上に形成することが容易となる。
【００７４】
また、本実施形態の現像装置で用いられる現像剤の磁性キャリアは、１０6Ｖ／ｍの電界中における体積固有抵抗値が１０10Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。磁性キャリアの体積固有抵抗値が低い場合には、現像領域において磁性キャリアへの電荷注入が生じ易くなり、磁性キャリアに作用するクーロン力が磁気拘束力よりも強くなり、磁性キャリアがほぼ固定された状態から解放されて感光体ドラム１上に転移し易くなり、キャリア付着が生じ易くなる。
【００７５】
このように、磁性キャリアの体積固有抵抗値は、現像領域における磁性キャリアの固定状態に影響を及ぼすものであり、体積固有抵抗値を上記の範囲内とすることにより、キャリア付着の発生を抑制することができる。
【００７６】
次に、現像ロール１２の磁気記録層１２ｂの着磁方法について説明する。
【００７７】
図８は、図４に示す磁気記録層の着磁方法を説明するための図である。
【００７８】
現像ロール１２の磁気記録層１２ｂの着磁は、図８に示すように、現像ロール１２の周面に当接して配置された磁気記録用ヘッド２００によって行なわれる。
【００７９】
この磁気記録用ヘッド２００は、軟磁性材料からなり両端部が間隔をおいて並列する形状のコア２０１と、このコア２０１に巻回されたコイル２０２とを有し、上記コア２０１の両端部が現像ロール１２の周面に近接するように配置される。コイル２０２には、図示しない磁化信号発生装置を介して電源から磁化電流が供給されるようになっており、コイル２０２に電流が流れるとコア２０１内に磁束２０３が発生し、この磁束２０３がコア２０１の先端から磁気記録層１２ｂを通ることにより磁気記録層１２ｂが磁化される。コイル２０２へ供給される磁化電流は磁化信号発生装置を介して断続的又は適宜電流の方向を変えて供給され、図８に示すように、現像ロール１２の周面が所定の着磁パターンに磁化される。
【００８０】
ここで、現像ロール１２の、着磁を行なう部分の軸方向の長さは３００ｍｍ、磁気記録用ヘッド２００の着磁可能幅Ｄは６ｍｍに設定されている。着磁を行なう際には、現像ロール１２を回転させるとともに、磁気記録用ヘッド２００を現像ロール１２の回転軸に平行に移動させる。この際、現像ロール１２の一回転当たりの磁気記録用ヘッド２００の移動量は５．５ｍｍに設定される。
【００８１】
本実施形態では、現像ロール１２の周方向にＮ極とＳ極との着磁が、前述した図５に示す着磁パターンで行なわれており、現像ロール１２の表面における半径方向の磁束密度のピーク値は５０ｍＴに設定される。
＜実験１＞
次に、本実施形態の現像装置４において、静電潜像の現像試験を行ない、隣接して対をなす磁極の間隔Ｘ12および非着磁領域を挟んで隣接する磁極の間隔を変化させて、画像濃度、キャリアの付着、画像の均一性、細線の再現性を調査した結果について説明する。
【００８２】
一般に、二成分現像剤の薄層を用いる現像方式において、きめの細かい画像を得るためには、平均粒径の小さな磁性キャリアを用いることが好ましい。平均粒径の大きな磁性キャリアを用いた場合には、磁界に沿って配列される磁性キャリアのチェーン間の間隔は広くまた粗くなるため、均一性の高い薄層を得ることは困難となる。このため、画像の均一性不良およびライン画像のエッジ再現不良が発生してしまう。従って、磁性キャリアの平均粒径としては、１００μｍ以下であることが好ましく、本実施形態では重量平均粒径が５０μｍの磁性キャリアが用いられる。
【００８３】
この磁性キャリアの、１０6／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化は２２５ｋＡ／ｍであり、残留磁化は２ｋＡ／ｍである。また、１０6Ｖ／ｍの電界中における体積固有抵抗値は１０15Ω・ｃｍである。
【００８４】
現像剤中のトナーと磁性キャリアの混合比は現像剤中のトナーの重量比で１０重量％、トナーの電荷量は−１５ｍＣ／ｋｇである。
【００８５】
現像ロール１２の着磁は、図５に示す磁極Ｍ1と磁極Ｍ2との間隔Ｘ12が１３μｍ、２５μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、４００μｍ、非着磁領域を挟んで隣接する磁極の間隔Ｄ1が１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍとなるように設定し、これらを組み合わせて着磁された１８パターンの現像ロールを用いて実験を行なった。
【００８６】
画像濃度の評価は、ベタ画像の現像を行ない、その濃度を反射濃度計（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１０）で測定して行なう。この測定値が１．８以上であればベタ画像、線画像ともに十分な濃度を有しており、１．８以上を○、１．８未満を×と評価した。
【００８７】
図９は、図１に示す画像形成装置において、本実施形態の現像装置の磁性キャリアが感光体ドラムに転移する量を調査するために用いる画像パターンを示す図である。
【００８８】
キャリア付着の評価は、図９に示すような、画像部９１と背景部９２とがプロセスの進行方向と直角方向に一定周期で並列されたいわゆる交番ラインの現像を行ない、このときのキャリア付着量を測定して行なう。図９に示す画像パターンを構成する交番ラインの周期は２サイクル／ｍｍで画像部９１と背景部９２の比率は１：１である。このような交番ラインの現像においては、感光体ドラム１の表面に、画像部９１と背景部９２とが非常に小さい間隔で隣接する静電潜像が存在するため、感光体ドラム１の層の表面近傍にはいわゆるフリンジ電界が生じ、画像の周辺部では、トナーと逆極性に帯電した磁性キャリアに対して静電的吸引力が作用する。従って、交番ラインは磁性キャリアの付着が生じやすい画像であり、キャリア付着の評価に適している。
【００８９】
キャリア付着量の評価指標は、交番ラインの背景部上における磁性キャリア粒子の面積率とした。面積率の測定には、画像解析装置（商品名：ＬＵＺＥＸ−５０００）を使用した。キャリア粒子の面積率が、１．０％以下であれば実用上問題の無いレベルであるので、１．０％以下を○、１．０％を超えた場合を×としている。
【００９０】
低濃度部の画像の均一性は、面積率が２０％の網点画像について目視で評価し、微少な濃度ムラが確認されない状態を○、少量の微少濃度ムラはあるが実用上問題のないレベルを△、実用不可能なレベルを×とした。
【００９１】
細線の再現性については、幅１３０μｍの線画像について目視で評価を行ない、エッジ部のギザつきおよび濃度ムラが確認されない状態を○、少量のギザつきおよび濃度ムラはあるが実用上問題のないレベルを△、実用不可能なレベルを×とした。
【００９２】
上記のような方法で評価を行なった結果を表１に示す。この表１において、総合評価は上記四項目全てに×のないものを○、一つでも×のあるものを×とした。
【００９３】
【表１】

Figure 0003843639
【００９４】
表１から、現像ロール１２の周面上における隣接して対をなすＮ極とＳ極との間隔Ｘ12が２５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であり、且つ非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔Ｄ1が３００μｍ以下であれば、十分な画像濃度が得られキャリア付着を起こすことなく、低濃度部の均一性および細線再現性を高めることが可能となることがわかる。この理由は、次のように考えることができる。
【００９５】
現像ロール１２の表面から離れた部位における磁界は、磁極間隔が狭いほど急激に減衰して弱くなるため、磁極間隔が２５μｍより狭い場合には、現像ロール１２上の磁性キャリアに作用する磁気拘束力は弱くなり、層形成ロール１３との対向部位において層形成ロール１３内部の磁石ロール１３ｂの磁気拘束力に打ち勝って現像ロール１２上に付着する現像剤量は減少してしまう。このように、現像ロール１２の磁極間隔が２５μｍより狭い場合には、現像ロール１２上の現像剤は全体に疎な状態となってしまう。このため、十分な濃度が得られず、画像の均一性も損なわれる。また、上記のように、現像ロール１２上の磁性キャリアに作用する磁気拘束力が弱いため、前述のフリンジ電界の作用による磁性キャリアの付着が発生してしまう。さらに、現像ロール１２の回転時に作用する遠心力により、現像剤が飛散する現象が観察された。
【００９６】
一方、現像ロール１２の磁極間隔が２５０μｍより広い場合には、磁極間部において磁性キャリアに作用する磁気拘束力が極めて弱くなる。このために、現像剤が磁極付近に集中的に付着する。従って、現像ロール１２上の現像剤層の状態は着磁パターンに応じて山と谷とを形成するようになり、現像された画像には着磁パターン状のムラが発生してしまう。また、上記のように、現像ロール１２上の磁極間部に付着した磁性キャリアに作用する磁気拘束力が弱いため、磁性キャリアの付着および現像剤の飛散が発生してしまう。
【００９７】
また、磁極間の間隔Ｄ1＞３００μｍでは、現像剤が付着しない領域の影響により縞状の現像濃度ムラが生じ、結果として画像濃度の低下並びに低濃度部の均一性および細線再現性の低下が発生してしまう。
【００９８】
これらに対し、現像ロール１２の周面上における隣接して対をなすＮ極とＳ極との間隔Ｘ12が２５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であり、且つ非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔Ｄ1を３００μｍ以下に設定することにより、現像ロール１２上において磁性キャリアは磁界に沿った状態で整然と配列されてほぼ単層の均一な現像剤層が形成することが可能となる。
【００９９】
従って、高画像濃度が得られるとともに、十分な画像均一性および細線再現性を得ることが可能となる。また、現像ロール１２上の現像剤層には強い磁気拘束力が作用するので、磁性キャリアの感光体ドラム１への付着および現像剤飛散は発生しない。
【０１００】
尚、本実施形態では、隣接して対をなすＮ極とＳ極との外側に非着磁領域を設けたが、以下に説明するように、隣接して対をなすＮ極とＳ極との外側に低磁化領域を設けてもよい。
【０１０１】
図１０は、現像ロール周面の、低磁化領域が設けられた着磁パターンを示す図、図１１は、現像ロール周面の、低磁化領域が設けられた層形成状態を示す図である。
【０１０２】
図１０に示すように、狭い磁極間隔で隣接する一対のＮ極（Ｍ3）とＳ極（Ｍ4）の磁極間Ｘ34で、強い磁界が形成される。また、これら一対の磁極の外側には低磁化領域Ｒ3，Ｒ4が設けられている。つまり、これら一対の磁極の各々がこれら以外の磁極と隣接する側には、一定の長さ（Ｒ3＋Ｒ4）の低磁化領域が設けられている。従って、図１１に示すように、磁束５０２はほとんどが対をなす二つの磁極間に回り込み、反対側へほとんど分布しない状態となる。また、磁束５０２は対をなす磁極間で現像ロール１２の表面近くに集中し、現像ロール１２の表面に垂直な方向の磁界成分は急激に減衰して磁界は遠方には及ばなくなる。
このように、隣接して対をなすＮ極（Ｍ3）とＳ極（Ｍ4）との外側に低磁化領域Ｒ3、Ｒ4を設けても、非着磁領域を設けた場合と同様の磁束分布となり、同様な現像剤層が形成されて実験１と同様な現像特性が得られる。
【０１０３】
また、この現像装置４では、現像ロール１２を、磁気記録層１２ｂとその周面上に形成された導電層１２ａとで構成し、磁気記録層１２ｂとしてはフェライト磁石、導電層１２ａとしてはアルミニウムを使用したが、本発明はこれらの構成および材料に限定されるものではない。磁気記録層１２ｂには、磁化パターンが形成可能である任意の材料が使用可能である。例えば、熱可塑性または熱硬化性の樹脂中に強磁性材料の粉末を分散させた、いわゆるプラスチック磁石や、可撓性を有する材料中に強磁性材料の粉末を分散させた、いわゆるゴム磁石を用いることができる。この場合、可撓性を有する材料としては、多量の磁性材料の混入が可能で、且つ可撓性を維持が可能な任意のものが使用可能であり、例えばハイパロン、ポリイソブチレン、ネオプレンゴム、ニトリルゴム、塩素化ポリエチレン等が使用できる。また、導電層１２ａとしては、現像バイアス電圧が印加可能である任意の材料が使用可能である。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ合金、チタンナイトライド等を用いることができる。
【０１０４】
さらに、この現像装置４では、現像ロール１２を、磁気記録層１２ｂと、その磁気記録層１２ｂ周面上に形成された導電層１２ａとから構成したが、この構成とは逆に、現像ロール１２を、導電層１２ａと、その導電層１２ａ周面上に形成された薄膜の磁気記録層１２ｂとから構成してもよい。この磁気記録層１２ｂは、結着樹脂中に強磁性材料の粉状体を分散させたものを、導電性基体１２ａ上に層厚５０μｍでコーティングすることにより構成される。強磁性材料としてγ−Ｆｅ2Ｏ3、結着樹脂としてポリウレタンが使用できる。この強磁性材料としては、磁石材料や磁気記録材料等として公知である任意のものが使用可能であり、上記γ−Ｆｅ2Ｏ3のほか、ＣｒＯ2、Ｂａフェライト、Ｓｒフェライト等が使用できる。また、結着樹脂としては、テープ、ディスク、カード等の磁気記録層を構成する任意のものが使用可能で有り、例えばポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン等が使用できる。さらに、磁気記録層１２ｂには、必要に応じて導電性微粒子等を添加することが可能である。また、磁気記録層１２ｂには、磁性金属材料を用いることもできる。この場合、磁石材料や磁気記録材料等として公知である任意のものが使用可能であり、例えば、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ、Ｍｇ−Ａｌ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ等が使用できる。
＜実験２＞
次に、図３に示す現像装置４において、現像ロール１２と層形成ロール１３との近接対向部における層形成ロール１３の磁極配置を変化させて、現像ロール１２上に形成される現像剤層の状態と画像濃度の安定性とを調査した結果について説明する。
【０１０５】
本実験では、現像ロール１２としては、対をなすＮ極とＳ極との間隔Ｘ12が１００μｍ、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔Ｄ1が３００μｍであるものを使用した。
【０１０６】
一方、層形成ロール１３は実験１と同一のものを使用し、その磁石ロール１３ｂの固定位置を変化させた。ここでは、磁石ロール１３ｂの、現像ロール１２と層形成ロール１３とが最近接する位置に、（１）Ｎ極，（２）Ｓ極，（３）Ｎ極とＳ極との極間部，（４）Ｓ極とＮ極との極間部がくるように、磁石ロール１３ｂの固定位置を変化させた。以下、磁石ロール１３ｂの、これら４通りの固定位置を、磁極配置（１），（２），（３），（４）と称する。この際の現像ロール１２と層形成ロール１３との対向部を、模式的に図１２に示す。
【０１０７】
図１２は、実験２における現像装置での現像ロールと層形成ロールとの対向部を示す図である。
【０１０８】
図１２（ａ），図１２（ｂ），図１２（ｃ），図１２（ｄ）には、現像ロール１２と層形成ロール１３との、磁極配置（１），（２），（３），（４）に対応する対向部が示されている。ここで、図１２（ｃ），図１２（ｄ）に示す磁極配置（３），（４）は、最近接位置に磁石ロール１３ｂの磁極間を対向させたものであり、現像ロール１２の周回方向の上流側を、図１２（ｃ）に示す磁極配置（３）ではＮ極，図１２（ｄ）に示す磁極配置（４）ではＳ極としている。他の条件は実験１と同一である。
【０１０９】
先ず、上記各条件において、現像ロール１２上に形成される現像剤層の状態を調査した。この結果、図１２（ａ），（ｃ）に示す磁極配置（１），（３）では良好な現像剤層が形成可能であった。一方、図１２（ｂ），（ｄ）に示す磁極配置（２），（４）では、現像ロール１２上には極めて微量の現像剤が付着するのみであり、実用上使用可能なレベルの現像剤層を形成することはできなかった。この理由は、前述の層形成の原理に基づき、現像ロール１２と層形成ロール１３との磁界の方向の関係によって説明することができる。
【０１１０】
磁極配置（１），（３）では、現像ロール１２と層形成ロール１３との近接対向部における現像ロール１２の回転方向の下流側（図１２（ａ），（ｃ）の図中央よりも左側）において、層形成ロール１３内の磁石ロール１３ｂによる磁界の方向と、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極とによる磁界の方向とが同じである。従って、対をなすＮ極とＳ極との間には現像剤が付着して、現像剤層を形成することができる。
【０１１１】
一方、磁極配置（２），（４）では、上記部位における磁石ロール１３ｂと現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極とが形成する磁界の方向は反対方向となる。従って、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極との間には現像剤が付着し難い状態である。また非着磁領域を挟んで隣接するＮ極とＳ極との間の磁界は、前述のように極めて微弱であるために、この部位に現像剤を吸着保持することは極めて困難である。従って、磁極配置（２），（４）では、現像ロール１２上に現像剤層を形成することは極めて困難である。
【０１１２】
続いて、磁極配置（１），（３）において、画像濃度の安定性を調査する実験を行なった。この実験では１００％のベタ画像を連続して１０枚印字して、画像濃度の推移を調査した。尚、テスト中は現像による消費量に応じたトナーの補給を行ない、現像剤中のトナー濃度が略一定になるように制御した。
【０１１３】
この結果、磁極配置（１）では、１０枚を通じて画像濃度は１．９以上であり良好に維持された。一方、磁極配置（３）では、１枚目の印字中に急激な濃度低下が発生した。ベタ画像の現像を開始してからの現像ロールの周回数が、１回目の時の画像濃度は１．９以上であったが、２周回目以降は０．２以下であった。この理由は次のように考えることができる。
【０１１４】
図１２（ａ）に示す磁極配置（１）の場合は、前述の図７の場合と同一の磁極配置であり、図７を参照して説明したように、一度現像に供されてトナー濃度の低下した現像剤の現像ロール１２上からの剥離が良好に行なわれる。一方、図１２（ｃ）に示す磁極配置（２）の場合には、現像ロール１２と層形成ロール１３との近接対向部位において、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極とが形成する磁界と磁石ロール１３ｂの磁界との方向が全て同一である。このため、現像ロール１２上に付着した現像剤を磁気的に剥離する作用が生じず、現像ロール１２上の現像剤の交換はほとんど行なわれない。従って、１周回目の現像によりトナー濃度が低下した現像剤が現像ロール１２上に残留してしまうことになり、２周回目以降の画像濃度は極めて低いものとなってしまった。
【０１１５】
以上のように、現像ロール１２と層形成ロール１３とがほぼ最近接する位置に、磁石ロール１３ｂの一磁極を配置し、この磁極が現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極とで現像ロール１２の周回方向の上流側に位置する磁極の極性と同極性と成るように設定することにより、現像ロール１２上に良好な現像剤層を形成することが可能になるとともに、現像ロール１２上からの一度現像に供された現像剤の剥離を確実に行なうことが可能になり、従って画像濃度を良好に維持することが可能となる。
【０１１６】
尚、本実験では、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極との磁極間隔を１００μｍとしたが、磁極間隔が２５μｍ以上２５０μｍ以下の場合において同様な結果が得られる。
【０１１７】
また、本実験では、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔を３００μｍとしたが、非着磁領域が５０μｍ以上で且つ非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔が３００μｍの場合において同様な結果が得られる。
【０１１８】
さらに、本実験では、隣接して対をなすＮ極とＳ極との外側に非着磁領域を設けたが、図１０に示すような低磁化領域Ｒ3、Ｒ4を設けても同様な結果が得られる。
＜実験３＞
次に、図３に示す現像装置４において、層形成ロール１３のスリーブ１３ａの回転方向を変化させて、画像濃度の安定性を調査した結果について説明する。
【０１１９】
本実験では、現像ロール１２としては、対をなすＮ極とＳ極との間隔Ｘ12が１００μｍ、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔Ｄ1が３００μｍであるものを使用した。一方、層形成ロール１３は実験１と同一のものを使用し、その磁石ロール１３ｂの固定位置を変化させた。
【０１２０】
磁石ロール１３ｂの配置は、図７に示す配置とした。スリーブ１３ａの回転方向は、現像ロール１２と層形成ロール１３とが近接対向する部位での現像ロール１２とスリーブ１３ａとの表面移動方向が、図７の場合のように互いに反対方向の場合（条件１）と、図７の場合とはスリーブ回転方向が反対となる互いに同一方向の場合（条件２）との２つの条件で実施した。その他の条件は実験１と同一である。
【０１２１】
条件１と条件２では、ともに現像ロール１２上に良好に現像剤層を形成することが可能であった。実験では１００％のベタ画像を連続して１０枚印字して、画像濃度の推移を調査した。尚、テスト中は現像による消費量に応じたトナーの補給を行ない、現像剤中のトナー濃度が略一定になるように制御した。
【０１２２】
この結果、条件１では、１０枚を通じて画像濃度は１．９以上であり良好に維持された。一方、条件２では、実用上問題となるレベルではないものの、１枚目の印字中に現像ロールの周回数の増大に応じた若干の濃度低下が発生した。ベタ画像の現像を開始してからの現像ロールの周回数が、１回目の時の画像濃度は１．９以上であったが、２周回目以降は徐々に減少して５周回目以降は約１．８５で一定の画像濃度となった。この理由は次のように考えられる。
【０１２３】
条件２の場合には、層形成ロール１３のスリーブ１３ａの回転により搬送される現像剤は、上記近接対向部位に、現像ロール１２の回転方向の上流側から流入して下流側に流出することになる。このため、現像ロール１２上から剥離された現像剤は、一旦は層形成ロール１３側の磁気ブラシに回収されはするものの、スリーブ１３ａの回転に従って上記近接対向部位を通過して搬送されるため、微量ではあるが現像ロール１２上への再付着が生じてしまう。
【０１２４】
一度現像に供されてトナー濃度が低下した現像剤の再付着が生じると、現像剤層全体の平均トナー濃度が低下することになる。このために条件２においては、実用上その使用が困難となるレベルではないものの、若干の濃度低下が生じた。
【０１２５】
一方、条件１の場合には、層形成ロール１３のスリーブ１３ａの回転により搬送される現像剤は、上記近接対向部位に現像ロール１２の回転方向の下流側から流入して上流側に流出することになる。従って、現像ロール１２から剥離された現像剤は、再度現像ロール１２上に付着することがなく確実に現像剤の入替りが行なわれ、良好に画像濃度を維持することが可能であった。
【０１２６】
以上のように、現像ロール１２と層形成ロール１３とが近接対向する部位での、現像ロール１２と層形成ロール１３のスリーブ１３ａとの表面移動方向を互いに反対方向とすることにより、現像ロール１２上の現像剤の入替りが確実に行なわれるようになり、大面積画像を連続して印字した際においても画像濃度を良好に維持することが可能となる。
【０１２７】
尚、本実験では、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極との磁極間隔を１００μｍとしたが、磁極間隔が２５μｍ以上２５０μｍ以下の場合において同様な結果が得られる。
【０１２８】
また、本実験では、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔を３００μｍとしたが、非着磁領域が５０μｍ以上で且つ非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔が３００μｍの場合において同様な結果が得られる。
【０１２９】
さらに、本実験では、隣接して対をなすＮ極とＳ極との外側に非着磁領域を設けたが、図１０に示すような低磁化領域Ｒ3、Ｒ4を設けても同様な結果が得られる。
＜実験４＞
次に、図３に示す現像装置４の維持性について行なった実験について説明する。
【０１３０】
この実験は、図１に示す画像形成装置、即ち図３に示す現像装置４を備えた画像形成装置で、ベタ画像を連続して１０万枚現像する。次いで、所定枚数の現像を行なった後にベタ画像の現像濃度とトナーの電荷量とを測定し、現像枚数を重ねた時の推移を調査するものである。
【０１３１】
また、本実施形態の現像装置４の効果を調査するために、図１３に示す従来の現像装置３００を用いて同様の実験を行ない、その結果を本実施形態の現像装置４で得られた結果と比較した。
【０１３２】
本実施形態の現像装置４を構成する現像ロール１２，層形成ロール１３は、実験２と同一のものを使用した。その他の条件は、実験１と同一である。
【０１３３】
一方、比較を行なうために用いた従来の現像装置３００の構成は、以下のようである。
【０１３４】
図１３は、従来の、比較例としての現像装置の概略構成図である。
【０１３５】
図１３に示す現像装置３００は、現像ハウジング３１１と、固定支持された磁石ロール３１２ａおよびその周囲で回転駆動するスリーブ３１２ｂを有する現像ロール３１２と、現像剤を搬送・攪拌するための一対のスクリューオーガー３１３，３１４と、現像ロール３１２と近接対向して設けられ現像剤の層厚を規制する層厚規制部材３１５と、現像ロール３１２上の使用済みの現像剤を剥離するためのスクレーパ３１６とから構成されている。現像ロール３１２の磁石ロール３１２ａには周方向に５つの磁極が設けられており、これらの磁極によって生じる磁界によって、現像剤がスリーブ３１２ｂの表面に吸着され、スリーブ３１２ｂの回転と共に移動するようになっており、層厚規制部材３１５との対向位置で現像剤量が規制され現像剤の薄層が形成される。
【０１３６】
この現像装置３００の主要部分の設定は以下の通りである。
【０１３７】
現像ロール：外径１８ｍｍ
現像ロールの周速：３２０ｍｍ／Ｓ
現像領域の設定：
感光体ドラムと現像ロールとの間隙・・・５００μｍ
感光体ドラムと現像ロールとが最近接する位置・・・磁極Ｎ１と磁極Ｓ１とのほぼ中間点
磁極Ｎ１と磁極Ｓ１の位置との中心角・・・７０°
磁極Ｎ１の位置、磁極Ｓ１の位置での磁束密度・・・７０ｍＴ
現像剤層厚（磁極Ｎ１と磁極Ｓ１の中間部）・・・２００μｍ
現像バイアス：直流重畳交流電圧
直流成分・・・−４００Ｖ
交流成分・・・６ｋＨｚの矩形波、ピーク間電圧１．６ｋＶ
この現像装置３００では、現像剤ロール３１２上の現像剤層は、感光体ドラム１表面に対して非接触状態に保持される。現像領域を通過してきた現像剤は磁極Ｎ２，Ｎ３により形成される反発磁界とスクレーパ３１６との作用により、現像ロール３１２上から剥離されて現像剤の混合攪拌部へと落下し、図示しないトナー補給器より供された追加トナーとスクリューオーガー３１３，３１４とによって混合・攪拌されて、次の使用へと供される。
【０１３８】
尚、上記二つの現像装置４，３００は、それぞれ、現像ハウジング内に４００ｇの現像剤を収容するものであり、現像剤中のトナー重量比は９〜１１重量％となるように適宜トナーが補給される。
【０１３９】
図１４は、本実施形態の現像装置および比較例としての現像装置を用いて１０万枚の現像を行なったときのベタ画像濃度の推移を示す図、図１５は、本実施形態の現像装置および比較例としての現像装置を用いて１０万枚の現像を行なったときのトナー電荷量の推移を示す図である。
【０１４０】
図１４，図１５より、本実施形態の現像装置４では、１０万枚の現像を通じて画像濃度およびトナー電荷量は、良好に維持されることがわかる。一方、比較例である従来の現像装置３００では、急激な濃度低下およびトナー電荷量の低下が発生する。このトナー電荷量の低下により、２万枚にてトナー飛散による地カブリが発生し、現像剤は寿命に至った。
【０１４１】
また、長期現像実験後の現像剤の状態を調査した結果、従来の現像装置３００で用いた現像剤には、顕著なトナー劣化および磁性キャリア劣化が発生していた。従来の現像装置３００においては、層厚規制部材３１５による層厚規制時に現像剤に対して強いストレスが作用するため、トナー劣化および磁性キャリア劣化が早期に発生したことによるものである。この影響により、上記のように濃度低下およびトナー電荷量の低下が発生してしまう。
【０１４２】
一方、本実施形態の現像装置４では、層形成時に現像剤に対してストレスが作用せず、従って現像剤の劣化を防止することができる。この現像装置４で用いた現像剤では、長期現像実験後のトナーおよび磁性キャリアは初期と同様な状態であり、劣化状態は見られなかった。また、１０万枚を通じて、現像剤搬送量の変動はほとんど生じなかった。
【０１４３】
尚、本実験では、現像ロール１２の対をなすＮ極とＳ極との磁極間隔を１００μｍとしたが、磁極間隔が２５μｍ以上２５０μｍ以下の場合において同様な結果が得られる。
【０１４４】
また、本実験では、非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔を３００μｍとしたが、非着磁領域が５０μｍ以上で且つ非着磁領域を挟んで隣接する磁極間の間隔が３００μｍの場合において同様な結果が得られる。
【０１４５】
さらに、本実験では、隣接して対をなすＮ極とＳ極との外側に非着磁領域を設けたが、図１０に示すような低磁化領域Ｒ3、Ｒ4を設けても同様な結果が得られる。
【０１４６】
以上説明したように、本実施形態の現像装置４では、機械的に現像剤の層厚を規制することなく現像ロール１２表面への現像剤の軽微な接触により均一な現像剤の薄層を形成し、現像剤の劣化を低減することが可能である。また、このような現像剤薄層を用いて画像を形成すると、画質欠陥やキャリア付着のない良好な画像を安定して得ることができる。
【０１４７】
以下に、本実施形態の現像装置４の変更可能な構成について説明する。
【０１４８】
本実施形態では、現像ロール１２上の現像剤層を、感光体ドラム１に対して非接触状態としたが、現像剤層が感光体ドラム１と接触するように設定した場合においても、同様の結果が得られる。
【０１４９】
また、本実施形態では、磁極を含む現像ロール１２が周回移動するように構成したが、現像ロールを磁石ロールとその周囲で回転駆動するスリーブとで構成し、磁石ロールを固定し、スリーブの回転にしたがって現像剤を搬送するように構成してもよい。また、磁石ロールとスリーブとを共に回転させるようにしてもよい。この際スリーブを形成する部材としては、内部磁石により磁性キャリアに対して十分な磁気拘束力を作用させる必要が有るため、５〜数１００μｍの厚さであることが好ましく、例えば、電鋳等により形成された金属や、押し出し成型等により形成された樹脂フィルム等が好適である。上記金属製スリーブとしてはＮｉ、樹脂スリーブとしてはポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリイミド等が使用可能である。
【０１５０】
さらに、本実施形態では、現像ロール１２の磁気記録層１２ｂの周面に対して水平に磁化させることにより残留磁化パターンを形成したが、磁気記録層の周面に対して垂直な方向に磁化させることにより残留磁化パターンを形成してもよい。この場合の着磁には、例えば以下に説明するような磁気記録用ヘッド２１０を用いることができる。
【０１５１】
図１６は、磁気記録層の着磁方法を説明するための図である。
【０１５２】
この磁気記録用ヘッド２１０は、一端２１１ａが小さな端面を有し、他端２１１ｂが大きな端面を有する形状のコア２１１と、このコア２１１に巻回されたコイル２１２を備え、上記コア２１１の両端部が現像ロール１２０の周面に当接して配置される。このような磁気記録用ヘッド２１０を用いる場合は、、軟磁性体層１２２ａの上に磁気記録層１２２ｂが設けられた現像ロール１２０を採用する。軟磁性体層１２２ａとしては、公知である任意のものが使用可能でき、例えば鉄、鉄−ケイ素合金、鉄−ニッケル合金等がある。
【０１５３】
上記コア２１１に巻回されたコイル２１２に電流が供給されると、コア２１１に発生した磁束は小さな端面を有する一端２１１ａから磁気記録層１２２ｂを通り、さらにその下にある軟磁性体層１２２ａを通って大きな端面を有する他端２１１ｂへ通じる。従って、磁気記録層１２２ｂの、一端２１１ａと対向する部分では、磁気記録層１２２ｂの厚さ方向にＮ極とＳ極とが形成され、一方磁気記録層１２２ｂの、他端２１１ｂと対向する部分ではほとんど磁化されない。このような着磁を現像ロール１２０の周面のほぼ全域に渡って行なうことにより、磁気記録層１２２ｂの厚さ方向に配列された磁極を周面のほぼ全域に形成することができる。このように磁気記録層１２２ｂの厚さ方向に着磁することによって大きな磁束密度の磁界を形成することができる。磁極の間隔、使用する磁性キャリアに応じてこのような着磁パターンを採用してもよい。尚、ここでは、磁気記録用ヘッド２１０を現像ロール１２０に当接させた状態で着磁を行なう例で説明したが、磁気記録用ヘッド１２０を現像ロール１２０に近接離間させた状態で着磁を行なってもよい。
【０１５４】
また、本実施形態では、本発明の現像部材として、円筒状の現像ロールを用いたが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば可撓性の無端ベルト状のものを用いてもよい。この場合には、円筒形状の現像ロールと比べて高い設計自由度を得ることができ、現像ロールに比べて小径化することが可能であり、現像ハウジングの現像用開口部の幅を狭く設計することが可能となる。従って、現像装置および画像形成装置全体を小型化することが可能となる。また、現像部以外の部位における、現像部材（ベルト）の引き回し形状も任意に設計可能であり、各部位における最適形状に容易に対応できる。さらに、現像領域長さを現像ロールの場合と比べて長くすることが可能となる。従って、小型化（小径化）に伴って現像時間が短くなることにより生じる現像効率の低下を、現像領域を長く取ることによって補うことが可能となる。
【０１５５】
さらに、本実施形態では、現像ロールの周面の移動速度を３２０ｍｍ／ｓに設定したが、現像剤層の形成状態は上記周面の移動速度に依存するものではなく、１００ｍｍ／ｓ〜９００ｍｍ／ｓ程度の領域において、均一な現像剤層の形成が可能であり、かつ現像ロールの回転時に現像剤が飛散することはない。
【０１５６】
また、本実施形態では、現像ロールの周面の移動方向を、像担持体（感光体ドラム）の周面の移動方向と同一としたが、本発明はこれに制限されるものではなく、反対方向としても同様な結果が得られる。
【０１５７】
さらに、本実施形態では、現像バイアス電圧を、直流電圧を重畳した交流電圧とし、その交流電圧の波形を矩形波としたが、本発明はこれに制限されるものではなく、目的や用途に応じた任意の現像バイアス電圧が使用可能である。例えば、直流電圧のみのいわゆる直流バイアスや、間欠的に印加される直流バイアスを用いることができる。また、例えば、交流電圧としては、正弦波、三角波、鋸波、非対称矩形波等を用いることができる。
【０１５８】
また、本実施形態では、層形成部材として円筒状の形態のものを用いたが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば可撓性の無端ベルト状のものを用いてもよい。また、磁石ロールを円筒形状にして、スリーブに相当する部材を上記撓性の無端ベルト状のものとすることもできる。この場合には、現像ロールを可撓性ベルト状にした場合と同様に、高い設計自由度を得ることができる。
【０１５９】
さらに、本実施形態では、磁石ロールの磁束密度を７０ｍＴに設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、現像ロールの周速度や磁性キャリアの磁気特性および粒径等に応じて最適な層形成状態が得られるように調整して、設定することができる。
【０１６０】
また、本実施形態では、現像ロールと層形成ロールのスリーブを同電位に設定したが、目的や用途に応じた任意の設定が可能である。例えば、現像ロールとスリーブに印加する電圧として、直流電圧、直流電圧を重畳した交流電圧、間欠的に印加される直流電圧が使用可能であるが、現像ロールと層形成ロールに印加する電圧の平均値を異ならせてもよく、現像ロールへのトナー付着の促進または回避、並びに、現像ロールへの現像剤の付着または回収に対して、電位差により作用するクーロン力による補助作用を加えてもよい。さらに、現像ロールとスリーブとの両方に直流電圧を重畳した交流電圧を印加した場合に、両者で交流電圧の周波数、振幅、波形、位相を異ならせてもよい。尚、間欠的に印加される直流電圧を印加した場合も、直流電圧を重畳した交流電圧を印加した場合と同様である。
【０１６１】
さらに、本実施形態では、層形成ロール上の現像剤層に直接トナーを補給する構成としたが、目的や用途に応じてトナー補給部を別途設けてもよい。この場合には、層形成ロール上の現像剤を機械的、磁気的または静電的に剥離して、剥離された現像剤に対してトナーを補給するような構成とすることができる。また、目的や用途に応じて攪拌・搬送手段を別途設けてもよい。例えば、スクリューオーガーや、羽車等の機械的攪拌・搬送手段や、磁気的または静電的に現像剤を攪拌・搬送する任意の手段が使用可能である。
【０１６２】
また、本実施形態では、像担持体として感光体ドラムを使用したが、像担持体として誘電体を使用して、例えば静電プリンタに使用されている放電記録ヘッドや、特開昭５９−１９０８５４号公報に開示されるイオン流制御ヘッド等により静電潜像を形成すのものであってもよい。
【０１６３】
尚、本実施形態の現像装置を用いた画像形成装置は、単色の画像形成装置であるが、像担持体上に複数色のトナーによるカラー画像を形成し、トナー像を記録用紙上に一括転写するカラー画像形成装置等、公知である任意の画像形成装置においても同様に適用可能である。
【０１６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置では、現像剤に大きな負荷をかけることがなく現像部材上にほぼ単層の現像剤層を形成することができ、現像剤の劣化を防止することができる。また、現像部材上の現像剤層に、その現像部材の磁極パターンに応じたムラ、および層形成手段の磁石ロールの磁極パターンに応じたムラが発生することはなく、均一性の高い画像が得られる。さらに、現像部材上の磁性キャリア層には強い磁気拘束力が作用するため、現像剤の飛散および像担持体上へのキャリア付着が発生することもない。また、現像部材上からの現像剤の剥離が確実に行なわれるため、画像濃度の維持性に優れて高面積画像の連続印字時においても画像濃度を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置においてトナー像を形成するときの、像担持体表面の電位の推移を示す図である。
【図３】本実施形態の現像装置の概略構成図である。
【図４】現像ロール周面の部分拡大断面図である。
【図５】図４に示す現像ロール周面の着磁パターンを示す図である。
【図６】図４に示す現像ロール周面の層形成状態を示す図である。
【図７】現像ロールと層形成ロールとの対向部を示す図である。
【図８】図４に示す磁気記録層の着磁方法を説明するための図である。
【図９】図１に示す画像形成装置において、本実施形態の現像装置の磁性キャリアが感光体ドラムに転移する量を調査するために用いる画像パターンを示す図である。
【図１０】現像ロール周面の、低磁化領域が設けられた着磁パターンを示す図である。
【図１１】現像ロール周面の、低磁化領域が設けられた層形成状態を示す図である。
【図１２】実験２における現像装置での現像ロールと層形成ロールとの対向部を示す図である。
【図１３】従来の、比較例としての現像装置の概略構成図である。
【図１４】本実施形態の現像装置および比較例としての現像装置を用いて１０万枚の現像を行なったときのベタ画像濃度の推移を示す図である。
【図１５】本実施形態の現像装置および比較例としての現像装置を用いて１０万枚の現像を行なったときのトナー電荷量の推移を示す図である。
【図１６】磁気記録層の着磁方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 露光装置
４，３００ 現像装置
５ 転写前コロトロン
６ 転写コロトロン
７ 剥離コロトロン
８ クリーナ
９ 光除電器
１１，３１１ 現像ハウジング
１１ａ 現像用開口部
１２，３１２ 現像ロール
１２ａ 導電層
１２ｂ，１２２ｂ 磁気記録層
１３ 層形成ロール
１３ａ スリーブ
１３ｂ 磁石ロール
１４ ガイド部材
１５ トナー搬送部材
１６ トナー規制部材
１７ トナー収容部
１８ トナー
１９ 現像バイアス用電源
９１ 画像部
９２ 背景部
１２２ａ 軟磁性体層
２００，２１０ 磁気記録用ヘッド
２０１，２１１ コア
２０２，２１２ コイル
２０３，４０１，５０１，５０２ 磁束
２１１ａ 一端
２１１ｂ 他端
３１２ａ 磁石ロール
３１２ｂ スリーブ
３１３，３１４ スクリューオーガー
３１５ 層厚規制部材
３１６ スクレーパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or a copying machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a developing device used in an electrophotographic image forming apparatus, a developing device includes a sleeve that is disposed in the vicinity of an image carrier that carries an electrostatic latent image and that is driven to rotate, and a magnet roll that is housed in the sleeve. A two-component developer composed of toner and a magnetic carrier is carried on a member (referred to as a developing roll) and conveyed to a position facing the image carrier, and the two-component developer is brought into contact with the surface of the image carrier, and the toner There is known a contact type two-component developing device that performs development by transferring the toner. There is also known a non-contact type two-component developing device that performs development without bringing a developer into contact with the surface of an image carrier. For the contact type two-component developing device, it is necessary to control the toner concentration in the developer, and the magnetic carrier must be replaced periodically as its charging ability decreases as well as toner replenishment. However, since it has excellent image quality characteristics and developer transportability, it has become the mainstream of developing devices.
[0003]
Here, the amount of the developer carried on the developing roll largely depends not only on the image density due to the amount of toner transferred to the image carrier but also on the quality of other printed images. In this case, a predetermined amount of developer layer is formed by the layer forming means before facing the image carrier.
[0004]
As a technique for forming a predetermined amount of developer layer on the developing roll by the layer forming means, a technique for regulating and uniformizing a desired layer thickness with a layer regulating member such as a trimmer or a blade, or disclosed in JP-A-7-333993 As described above, a technique for obtaining a stable toner amount on the second toner conveying unit by bringing the first toner conveying unit and the second toner conveying unit (developing roll) into contact with each other in a rotating state is known.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-137265 discloses a roll-shaped member made of a magnetic rod and an elastic member provided on the surface thereof, and is fixed inside the developing sleeve by rotating the magnetic rod facing the developing sleeve. A technique is disclosed in which a developer layer is formed by regulating the layer thickness by removing the developer from the developing sleeve by a magnetic field with a plurality of magnets provided and pressing an elastic member against the developing sleeve. Yes.
[0006]
Although it is a technique different from layer formation on the developing roll, Japanese Patent Publication No. 2-6065 includes a sleeve rotating in a predetermined direction and a plurality of magnets fixed inside the sleeve, A magnetic pattern is formed on a recording medium, magnetic toner is conveyed by a rotating sleeve, and development is performed with a specific magnetic field direction and strength so as to magnetically attract the magnetic toner according to the magnetization pattern (layer on the recording medium). A technique for performing (forming) is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when layer formation is performed using a conventional layer regulating member such as a trimmer or blade, the developer is excessively filled on the back surface of the layer thickness regulating member, that is, upstream in the developer transport direction. Therefore, a strong compressive force acts on the developer, and a strong frictional force acts on the developer when the developer passes through the gap between the layer thickness regulating member and the developer carrier. Therefore, there is a problem that the developer is deteriorated in the layer thickness regulating portion.
[0008]
The developer deterioration is roughly divided into toner deterioration and magnetic carrier deterioration, both of which are caused by compression force, frictional force, etc. The typical deterioration forms of toner and magnetic carrier and their effects are as follows. It is as follows.
[0009]
In general, an external additive added to improve the chargeability and fluidity adheres to the toner surface. When a compressive force or a frictional force acts on the developer, the external additive may be peeled off from the toner surface. The toner is buried in the resin of the toner. Such a state where the external additive is peeled off or buried is a typical form of toner deterioration, and as such deterioration progresses, the triboelectric charge characteristics change, and the toner charge amount distribution becomes extremely wide and undesired. It becomes stable. For this reason, a toner having a low charge amount and a toner charged to a polarity opposite to a predetermined polarity (hereinafter referred to as a reverse polarity toner) are generated, and fogging to the background portion occurs.
[0010]
Further, when the toner is deteriorated as described above, the contact area between the toner and the magnetic carrier is increased, so that the adhesion force between the toner and the carrier is increased. For this reason, it becomes difficult for the toner to be peeled off from the surface of the magnetic carrier, the amount of toner to be developed is reduced, and the image density is lowered. In particular, in the non-contact type two-component developing device, since there is no adhesion force between the toner and the image carrier, the Coulomb force acting on the toner by an electric field is applied to the toner from the magnetic carrier surface. Occurs when the adhesion between the toner and the magnetic carrier is won. Therefore, a decrease in image density appears remarkably due to an increase in adhesion between the toner and the magnetic carrier due to toner deterioration. As described above, when an image defect occurs due to the deterioration of the toner, it means that the life of the developer has been exhausted, and the developer needs to be replaced.
[0011]
On the other hand, the deterioration of the magnetic carrier occurs due to the adhesion of the toner and the toner external additive to the surface of the magnetic carrier. When such deterioration occurs, the same kind of material as the toner exists on the surface of the magnetic carrier, so that the difference in the frictional charging sequence between the toner and the magnetic carrier becomes smaller than before the deterioration. Therefore, as the magnetic carrier deteriorates, the charge amount of the toner decreases, and a toner having a low charge amount and a reverse polarity toner are generated, and fogging to the background portion occurs. In this case, as in the case of the toner deterioration, the developer needs to be replaced.
[0012]
Further, in the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-333993, in order to regulate the amount of toner on the developing roll, the first toner conveying means having a low hardness relative to the developing roll (second toner conveying means) is used. The amount of toner that passes by rubbing the surfaces of the nip part is regulated as the nip part bites into each other, so that the external additive on the toner surface is buried and the toner deteriorates, causing charging failure and fogging. Or the like, or sticking to the sleeve surface to cause image omission.
[0013]
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-137265, only the developer on the developing roll is removed and supplied again, and a layer forming means for adjusting the developer layer thickness preferable for development is separately provided. In addition, it is not possible to supply the roll to which the magnetic pole of the developing roll moves.
[0014]
Furthermore, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-6065 forms a magnetic toner image by magnetic force on a moving magnetic pole, and this technique will be applied to a two-component developer composed of a magnetic carrier and toner. Even so, the particle size and specific gravity of the magnetic carrier and toner differ greatly, and it is difficult to solve the problem of forming a uniform thin developer layer.
[0015]
In view of the above circumstances, the present invention can form a uniform developer thin layer on a developing member without excessive or deficient while suppressing deterioration of a developer composed of toner and a magnetic carrier, and can produce a high-quality image. An object of the present invention is to provide a developing device that can stably obtain the above.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The developing device of the present invention that achieves the above object is disposed so as to be close to or in contact with an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and carries a developer composed of toner and a magnetic carrier on its peripheral surface. In a developing device that includes a developing member that circulates, and that develops the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with toner in a developer carried on the circumferential surface of the developing member.
In the developing member, a magnetic pole pair composed of an N pole and an S pole arranged in the circumferential direction is arranged on the circumferential surface, and different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction, and a non-magnetized region is provided between the magnetic pole pairs. Or it is arranged over the entire circumference across the low magnetic field region,
The sleeve has a sleeve that is arranged in the vicinity of the developing member and circulates, and in the sleeve, N poles and S poles are alternately arranged in a circumferential direction of the sleeve at least at a portion facing the developing member. In addition, one of the N poles and the S poles that form a magnetic pole pair magnetized on the peripheral surface of the developing member has a polarity different from that of the leading magnetic pole in the circumferential direction of the developing member. A developing magnet having a fixed magnet disposed at a position closer to the developing member than any of the two magnetic poles having a polarity different from the polarity of the magnetic pole, and supplying the developer to the developing member by the circumference of the sleeve An agent supply member is provided.
[0017]
Here, in the developing member, a magnetic pole pair composed of an N pole and an S pole arranged at an interval of 25 μm or more and 250 μm or less in the circumferential direction is arranged on the circumferential surface, and magnetic poles having different polarities are alternately arranged in the circumferential direction. In addition, a non-magnetized region or a low magnetic force region of 50 μm or more is sandwiched between the magnetic pole pairs, and the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region or the low magnetic force region interposed is about 300 μm or less. It is preferable that they are arranged over the entire circumference.
[0018]
It is also a preferred embodiment that the developing member and the sleeve circulate in directions in which the developing member and the sleeve move in different directions in regions close to each other.
[0019]
Further, a developing bias power source for applying a developing bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage may be provided between the developing member and the image carrier.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0021]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using a developing device according to an embodiment of the present invention.
[0022]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a monochromatic image forming apparatus, and this image forming apparatus includes a photosensitive drum 1 in which a photosensitive layer is provided on the peripheral surface of a substantially cylindrical conductive substrate. . The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of arrow A shown in the drawing. Further, a developing device 4 having a charger 2, an exposure device 3, and a developing roll 12 (an example of a developing member in the present invention) made of a cylindrical member around the photosensitive drum 1 in the rotation direction. And a pre-transfer corotron 5, a transfer corotron 6, a peeling corotron 7, a cleaner 8, and an optical static eliminator 9. The developing device 4 is an embodiment of the developing device of the present invention, and details will be described later.
[0023]
The conductive substrate of the photosensitive drum 1 is electrically grounded, and a negatively charged organic photoreceptor (OPC) is used for the photosensitive layer provided on the peripheral surface of the conductive substrate. The photosensitive drum 1 is charged almost uniformly and then irradiated with image light to form an exposed portion. The electric charge of the exposed portion flows to the conductive substrate and the potential is attenuated. The outer shape of the photosensitive drum 1 is, for example, 100 mm, and the peripheral linear movement speed, that is, the process speed, is set to about 160 mm / s.
[0024]
The exposure device 3 includes a laser generator that blinks based on image information, and a polygon mirror that reflects the laser beam emitted from the laser generator while rotating, and the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is exposed and scanned. Thus, an electrostatic latent image is formed. This exposure scanning may expose the image portion or may expose the non-image portion, and appropriately select the charging polarity of the photosensitive drum 1 and the charging polarity of the toner. Thus, the toner can be transferred to the image portion and visualized. In this image forming apparatus, the photosensitive drum 1 and toner are negatively charged and the image portion is exposed.
[0025]
Next, the operation of the image forming apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0026]
FIG. 2 is a diagram showing a change in potential on the surface of the image carrier when a toner image is formed in the image forming apparatus shown in FIG.
[0027]
First, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to −450 V by the charger 2 [FIG. 2A]. Next, the image portion is exposed by the laser beam of the exposure device 3, and a negative latent image having an exposed portion potential of −200 V is formed [FIG. 2B]. Further, toner is transferred to the exposed portion of the negative latent image by the developing device 4 to be visualized [FIG. 2 (c)].
[0028]
The toner image formed on the photosensitive drum 1 as described above is transferred onto a recording sheet (not shown) by charging of the transfer corotron 6. Thereafter, the recording sheet is peeled off from the surface of the photosensitive drum 1 by charging of the peeling corotron 7 and conveyed to a fixing device (not shown), and the toner image is heated and pressurized by the fixing device. In this way, the toner image is fixed on the recording paper.
[0029]
On the other hand, the residual toner on the surface of the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaner 8 after the toner image transfer and the recording paper peeling process are completed. Further, the residual charge on the photosensitive drum 1 is discharged by exposure by the light discharger 9 and prepared for the next image recording step.
[0030]
The pre-transfer corotron 5 provided on the downstream side of the developing device 4 in the rotation direction of the photosensitive drum 1 is used for investigating the amount of transfer of the magnetic carrier to the photosensitive drum 1 during development. The toner image formed on the body drum 1 is uniformly negatively charged. As a result, the magnetic carrier transferred onto the photosensitive drum 1 unintentionally during development is negatively charged and transferred onto the recording paper together with the toner so that the magnetic carrier is transferred onto the recording paper. An amount can be evaluated.
[0031]
Next, the developing device 4 of the present embodiment constituting the image device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0032]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the developing device of the present embodiment.
[0033]
The developing device 4 shown in FIG. 3 includes a developing housing 11 in which a developing opening 11 a is provided at a portion facing the photosensitive drum 1. The developer housing 11 accommodates a developer.
[0034]
Further, in the developing device 4, a developer composed of toner 18 and a magnetic carrier is disposed in the opening 11 a of the developing housing 11 so that the surface thereof is close to or in contact with the photosensitive drum 1 on which the electrostatic latent image is formed. A developing roll 12 is provided that is carried on a peripheral surface and circulates. Further, the developing device 4 is provided with a layer forming roll 13 (an example of a developer supply member according to the present invention) at a position opposite to the photosensitive drum 1 of the developing roll 12. The configurations of the developing roll 12 and the layer forming roll 13 will be described later.
[0035]
Further, the developing device 4 is provided with a toner storage portion 17 for storing toner 18 at a position opposite to the development roll 12 of the layer forming roll 13, and further, the layer forming roll 13 and the toner storage portion. 17, a guide member 14 that guides the replenishment toner to always contact the layer forming roll 13, and a replenishment toner amount regulation member 16 that regulates the amount of toner supplied onto the guide member 14. ing. In addition, a toner conveying member 15 that conveys toner onto the guide member 14 while loosening the stored toner 18 is provided inside the toner accommodating portion 17, and although not illustrated, the end of the toner accommodating portion 17 in the axial direction is provided. A toner box for replenishing toner 18 is connected to the section.
[0036]
As shown in FIG. 3, the developing roll 12 is supported so as to be able to rotate around the axis, and the moving direction of the peripheral surface of the developing roll 12 is the moving direction of the peripheral surface of the photosensitive drum 1. The opposite direction. The outer diameter of the developing roll 12 is 18 mm, the peripheral speed, which is the surface moving linear speed during driving, is set to 320 mm / s, and the gap between the photosensitive drum 1 and the developing roll 12 is set to 300 μm. The developer layer to be carried is held so as not to contact the photosensitive drum 1.
[0037]
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of the circumferential surface of the developing roll.
[0038]
As shown in FIG. 4, the circumferential surface of the developing roll 12 is composed of a magnetic recording layer 12b and a conductive layer 12a formed on the circumferential surface of the magnetic recording layer 12b. A ferrite magnet is used as the magnetic recording layer 12b. As the conductive layer 12a, a layer in which an aluminum layer is formed on a ferrite to a thickness of about 1 μm is used.
[0039]
A developing bias voltage is applied to the conductive layer 12a by a developing bias power source 19. The development bias voltage is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, and the DC component of the development bias voltage is set to, for example, −400 V in order to prevent the occurrence of ground fog. As for the AC component of the development bias voltage, if the frequency is too low, unevenness in density according to the frequency of the development bias will occur on the image, while if the frequency is too high, the toner movement will not be able to follow the change in the electric field. Development efficiency is reduced. If the AC component peak-to-peak voltage is too low, a sufficient electric field does not act on the toner, resulting in a decrease in development efficiency. The carrier adheres to the surface easily. Further, regarding the waveform, in order to efficiently generate the reciprocating motion of the toner between the photosensitive drum 1 and the developing roll 12, it is preferable that the + side and the − side are substantially symmetrical.
[0040]
From the above points, it is preferable to set the frequency as 0.4 to 10 kHz, the peak-to-peak voltage as a range of about 0.8 to 3 kV, and the waveform as being substantially symmetrical between the + side and the − side. In this embodiment, the AC component of the developing bias voltage is a symmetrical rectangular wave with a frequency of 6 kHz, and the peak-to-peak voltage is set to 1.5 kV.
[0041]
Next, the magnetic recording layer 12b will be described. As shown in FIG. 4, the magnetic recording layer 12b has a magnetic pole pair consisting of N poles and S poles arranged in the circumferential direction on the circumferential surface, and magnetic poles that are different from each other in the circumferential direction. The non-magnetized regions are arranged between the pairs, and are arranged over the entire circumference. Specifically, the N poles are arranged on the circumferential surface at intervals of 25 μm or more and 250 μm or less in the circumferential direction. A pair of magnetic poles composed of S poles are arranged with magnetic poles having different polarities alternately in the circumferential direction, and a non-magnetized region or a low magnetic force region of 50 μm or more is sandwiched between the magnetic pole pairs, and a non-magnetized region Are arranged over the entire circumference so that the interval between adjacent magnetic poles is about 300 μm or less. By arranging in this way, a generally used magnetic carrier having a particle size of about 25 μm to 200 μm can be adsorbed almost uniformly and almost in one layer. Hereinafter, the principle of forming a substantially uniform thin magnetic carrier layer will be described with reference to FIGS.
[0042]
FIG. 5 is a diagram showing a magnetization pattern on the circumferential surface of the developing roll shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing a layer formation state on the circumferential surface of the developing roll shown in FIG.
[0043]
As shown in FIG. 5, the magnetic recording layer 12b of the developing roll 12 has a pair of N poles (M 1 ) And S pole (M 2 ) Between magnetic poles X 12 Thus, a strong magnetic field is formed. Further, the non-magnetized region R is outside the pair of magnetic poles. 1 , R 2 Is provided. That is, each of the pair of magnetic poles has a certain length (R) on the side adjacent to the other magnetic poles. 1 + R 2 ) Non-magnetized region. Therefore, as shown in FIG. 6, the magnetic flux 501 almost wraps around between the two magnetic poles that make a pair, and is hardly distributed to the opposite side. Further, the magnetic flux 501 is concentrated between the pair of magnetic poles near the surface of the developing roll 12, and the magnetic field component in the direction perpendicular to the surface of the developing roll 12 is rapidly attenuated so that the magnetic field does not reach far away.
[0044]
In such a state where the magnetic flux 501 is distributed, the magnetic carrier adsorbed between the pair of magnetic poles is substantially a single layer, and when the magnetic carrier layer is formed on the peripheral surface, the lines of magnetic force pass through the magnetic carrier layer. As a result, there is almost no distribution outside. Therefore, between the magnetic poles X 12 Thus, it is possible to form a substantially single and uniform developer layer.
[0045]
On the other hand, the non-magnetized region R 1 And R 2 However, since the magnetic field is extremely weak, the magnetic binding force acting on the magnetic carrier becomes extremely weak, and the developer layer cannot be held. Therefore, the magnetic pole X where a strong magnetic field is formed 12 Only a substantially uniform developer layer is formed only on the surface.
[0046]
FIG. 7 is a diagram illustrating a facing portion between the developing roll and the layer forming roll.
[0047]
The layer forming roll 13 has a hollow cylindrical nonmagnetic and conductive sleeve 13 a that is arranged in the vicinity of the developing roll 12 and circulates. Further, the layer forming roll 13 has N and S poles alternately arranged in the circumferential direction of the sleeve 13a in at least a portion facing the developing roll 12 in the sleeve 13a and is attached to the circumferential surface of the developing roll 12. Of the N and S poles forming a magnetized magnetic pole pair, one of the magnetic poles having a different polarity from the first pole in the circumferential direction of the developing roll 12 (N pole in FIG. 7) is located on both sides sandwiching the magnetic pole. It has a fixed magnet 13b disposed at a position closer to the developing roll 12 than any of two magnetic poles (here, S pole) having a polarity different from the polarity of the magnetic pole. The layer forming roll 13 supplies the developer to the developing roll 12 by the circumference of the sleeve 13a. The developing roll 12 and the sleeve 13a circulate in directions in which the developing roll 12 and the sleeve 13a move in different directions in a region close to each other.
[0048]
The outer diameter of the layer forming roll 13 is 18 mm, and the sleeve 13a is supported so as to be rotatable around the axis. In the present embodiment, the peripheral speed of the sleeve 13a during driving is set to 320 mm / s. Further, the sleeve 13a and the developing roll 12 are set to have the same potential.
[0049]
Specifically, the magnet roll 13b is magnetized with 12 poles of N and S poles alternately in the circumferential direction, and the magnetic flux density of these poles is set to 70 mT. Further, as described above, the magnet roll 13b is fixed so that the N pole of the magnet roll 13b is disposed at the position where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are closest to each other.
[0050]
The magnetic fluxes 401 and 501 shown in FIG. 7 represent the state of the magnetic flux by the magnetic poles of the magnet roll 13b and the developing roll 12. The developer magnetically supported on the surface of the sleeve 13a by the magnetic field formed by the magnet roll 13b becomes a magnetic brush along with the rotation of the sleeve 13a and is conveyed to the opposite portion between the developing roll 12 and the layer forming roll 13. Is done. Next, the magnetic brush of the developer contacts the surface of the developing roll 12 before reaching the position where the layer forming roll 13 and the developing roll 12 are closest to each other. At this time, the developer conveyed by the rotation of the sleeve 13a flows into the facing portion from the downstream side in the rotation direction of the developing roll 12 and flows out to the upstream side. When the developer passes through the closest contact point between the developing roll 12 and the layer forming roll 13, the tip of the magnetic brush is broken and rearranged so that the carrier particles can pass efficiently, and the magnetic carrier is placed on the surface of the developing roll 12. Contact efficiently without gaps.
[0051]
In the vicinity of the nearest contact point, the developer magnetized by the magnetic field formed by the magnet roll 13b to form a magnetic brush has the same magnetic field direction as the magnetic roll 13b and the magnetic field formed by the magnetic pole of the developing roll 12. In some cases, it can adhere to the developing roll 12 with the same magnetization direction. Therefore, in the magnetic pole arrangement state of the magnet roll 13b as shown in FIG. 7, the pair of the developing rolls 12 is placed on the downstream side in the rotation direction of the developing roll 12 with respect to the closest point (left side of the central portion in FIG. 7). Between N pole and S pole, that is, between magnetic poles X 12 The developer adheres to the surface.
[0052]
On the other hand, when the direction of the magnetic field of the magnet roll 13b is opposite to the direction of the magnetic field formed by the magnetic pole of the developing roll 12, the developer on the magnet roll 13b is not easily attached to the developing roll 12 as it is, and the developing roll In order to allow the developer to adhere to 12, it is necessary to reverse the magnetization of the magnetic carrier in the direction of the magnetic field formed by the magnetic pole of the developing roll 12.
[0053]
The portion where the direction of the magnetic field is reversed in this way is the non-magnetized region R shown in FIG. 1 And R 2 Between adjacent magnetic poles. At this portion, as described above, since the magnetic field is extremely weak, the magnetic binding force acting on the magnetic carrier is weak, and therefore the developer layer cannot be held.
[0054]
Further, in the vicinity of the nearest contact point, the magnetic pole X 12 The magnetic carrier in the second layer or more that could not come into contact with the surface of the developing roll 12 corresponding to the position of the magnetic carrier tends to stay on the surface of the developing roll 12, but as described above, the magnetic field component in the direction perpendicular to the surface of the developing roll 12 is The magnetic restraint force is weak because it rapidly attenuates in the vicinity of the surface of the developing roll 12, and the magnetic restraint force by the magnet roll 13b of the layer forming roll 13 is stronger, so that it is easily peeled off from the surface of the developing roll 12. Then, it is conveyed in accordance with the movement of the magnetic brush accompanying the rotation of the sleeve 13a.
[0055]
Thus, the magnetic pole X between which a strong magnetic field is finally formed on the developing roll 12 is thus obtained. 12 In addition, a substantially uniform developer layer as shown in FIG. 6 is formed and used for development.
[0056]
Also, between the magnetic poles X 12 In FIG. 2, since a strong magnetic restraining force acts on the magnetic carrier, the scattering of the developer and the carrier adhesion on the photosensitive drum 1 do not occur.
[0057]
As described above, the non-magnetized region R 1 And R 2 A region where the developer does not adhere is generated between the magnetic poles adjacent to each other with the non-magnetized region interposed therebetween. However, if the interval between the magnetic poles adjacent to each other with the non-magnetized region is set to 300 μm or less, no stripe-shaped density unevenness occurs.
[0058]
Next, the peeling of the developer from the developing roll 12 by the layer forming roll 13 will be described.
[0059]
Once the toner is consumed by the development, the magnetic carrier having a reduced toner carrying amount is quickly peeled off from the developing roll 12 in the subsequent layer forming step, and the toner is sufficiently loaded on the developing roll 12. It is desirable to form a developer layer comprising a supported magnetic carrier. If the peeling efficiency in the layer forming step is low, the toner density of the developer on the developing roll 12 is lowered, and the image density is lowered.
[0060]
In contrast, in this embodiment, high peeling efficiency can be obtained. The developer on the developing roll 12 once subjected to the development flows into the proximity facing portion with the layer forming roll 13 by the rotation of the developing roll 12. At this time, between the magnetic poles X on which the developer is held on the developing roll 12 12 In other words, the direction of the magnetic field by the paired N pole and S pole is opposite to the direction of the magnetic field by the magnet roll 13b of the layer forming roll 13. Therefore, the developer on the developing roll 12 becomes a minute magnetic brush from the downstream side to the upstream side in the rotation direction of the developing roll 12 (from the left side to the right side in FIG. 7), that is, the non-magnetized region R. 1 And R 2 And move between adjacent magnetic poles. As described above, since the magnetic field is very weak at this portion, the magnetic binding force acting on the magnetic carrier is weak, and the developer layer cannot be held. Therefore, the magnetic carrier whose toner carrying amount has decreased due to the development is peeled off from the circumferential surface of the developing roll 12 and taken into the magnetic brush on the layer forming roll 13 side. Next, as described above, a magnetic carrier newly carrying a sufficient amount of toner is supplied from the magnetic brush on the layer forming roll 13 side to form a layer on the circumferential surface of the developing roll 12. Therefore, for example, even when a solid image having a large area is repeatedly developed, it is possible to maintain a good image density.
[0061]
Further, in the present embodiment, the surface movement directions of the developing roll 12 and the layer forming roll 13 at the portion where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are close to each other are configured to be opposite to each other. Therefore, the developer conveyed by the rotation of the sleeve 13a flows from the downstream side in the rotation direction of the developing roll 12 to the adjacent facing portion and flows out to the upstream side. Accordingly, since the developer peeled off from the developing roll 12 as described above does not adhere to the developing roll 12 again, the developer is surely replaced, so that it is possible to further improve the density maintenance. It becomes.
[0062]
Further, in the present embodiment, a developing bias power source (not shown) is provided between the developing roll 12 and the photosensitive drum 1 to apply a developing bias voltage in which an alternating voltage is superimposed on a direct current voltage. With this developing bias voltage, only the toner is transferred to the photosensitive drum 1 while causing reciprocal movement of the toner between the photosensitive drum 1 and the developing roll 12, and the electrostatic latent image is developed to form a toner image. . Even when there is a portion on the developing roll 12 where the developer corresponding to the non-magnetized region is not attached, the toner is developed with the photosensitive drum 1 by the reciprocating motion of the toner generated in the developing region. Between the rolls 12, a substantially uniform density is present. Therefore, the adverse effect due to the striped state of the developer layer on the toner image developed on the photosensitive drum 1 is alleviated, and the density uniformity and fine line reproducibility in the low density portion can be made sufficient.
[0063]
Returning to FIG. 3 again, the operation of the developing device 4 will be described.
[0064]
A predetermined amount of developer is supplied in advance around the layer forming roll 13 and is adsorbed almost uniformly over the entire circumference of the layer forming roll 13. Next, the developer that has become spiked on the sleeve 13a is conveyed in the same direction as the rotation direction of the sleeve 13a. At the same time, the toner is frictionally charged by the rotational movement of the magnetic brush according to the magnetic poles of the magnet roll 13b. The developer thus transported and stirred is transported to a region where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 face each other. In the present embodiment, the developer transport direction by the developing roll 12 and the developer transport direction by the layer forming roll 13 are set to be opposite in this facing region. In the present embodiment, the developer layer thickness on the layer forming roll 13 is about 600 μm on the magnetic pole, and the gap between the developing roll 12 and the layer forming roll 13 is 400 μm.
[0065]
The developing roll 12 and the layer forming roll 13 are opposed to each other with a gap slightly narrower than the thickness of the developer layer on the magnetic pole on the layer forming roll 13, and are conveyed to the layer forming roll 13 and faced to the facing portion. The inflowing developer contacts the developing roll 12 on the upstream side where the developer flows into the nearest point. Here, the process of forming the developer layer on the developing roll 12 is as described with reference to FIG.
[0066]
Further, since the developing roll 12 and the sleeve 13a are at the same potential, the toner is peeled off from the magnetic carrier due to the influence of the developing bias when the developer is supplied onto the developing roll 12 to form a layer. Absent.
[0067]
The developer on the developing roll 12 is conveyed to a developing area facing the photosensitive drum 1 as the developing roll 12 rotates, and the electrostatic latent image is developed with toner. At this time, the developer layer is held in a non-contact state with respect to the photosensitive drum 1. The developer carried on the developing roll 12 and having passed through the developing area is conveyed again to the position facing the layer forming roll 13 and is collected by the magnetic brush on the layer forming roll 13 as described above. The developer collected on the layer forming roll 13 is conveyed in the same direction as the rotation direction of the sleeve 13 a and travels toward the guide member 14.
[0068]
On the other hand, the stored toner 18 accommodated in the toner accommodating portion 17 is conveyed while being loosened by the toner conveying member 15 and passes along the guide member 14 through the supply port where the guide member 14 and the toner amount regulating member 16 face each other. Then, it is conveyed to a position close to the layer forming roll 13. The leading end of the guide member 14 is slightly in contact with the developer layer on the layer forming roll 13, and the replenishment toner 18 conveyed along the guide member 14 contacts the developer on the layer forming roll 13 and develops. The toner in contact with the surface of the magnetic carrier of the agent is electrostatically attached to the surface of the magnetic carrier and taken into the magnetic brush. On the other hand, excess toner, that is, toner that does not contact the surface of the magnetic carrier is not taken into the magnetic brush and remains on the guide member 14 until it contacts the surface of the magnetic carrier that is subsequently conveyed. The developer in contact with the replenished toner is replenished with toner to such an extent that the toner covers the surface of the magnetic carrier, reaches a predetermined toner concentration, and is conveyed to the vicinity of the position facing the developing roll 12 by the rotation of the sleeve 13a. Stirring and charging are performed by the rotational motion, and the process proceeds to the next step.
[0069]
The developer used in the developing device 4 of the present embodiment is a two-component developer obtained by mixing a nonmagnetic toner and a magnetic carrier, and the toner may be any one of a mixed pulverization method, a polymerization method, a dissolution suspension method and the like. Although any composition and shape can be used according to the above manufacturing method, it is preferable to use a spherical shape with high fluidity. Here, a polyester toner having a weight average particle diameter of 7 μm and a negatively chargeable and substantially spherical shape produced by a dissolution suspension method is used. The toner color is magenta.
[0070]
In addition, as the magnetic carrier, any of a so-called magnetic powder-dispersed resin carrier in which magnetic powder is dispersed in a binder resin or a so-called ferrite carrier in which spherical ferrite particles are coated with a resin can be used. It is. Here, the latter ferrite carrier is used.
[0071]
Further, the magnetic carrier of the developer used in the developing device 4 of the present embodiment is 10 6 / (4π) A / m It is desirable to use a material whose magnetization in a magnetic field is about 45 kA / m or more and 360 kA / m or less. When the magnetization of the magnetic carrier is small, the force attracted onto the developing roll 12 by the magnetic field formed by the magnetic pole of the developing roll 12 becomes small. For this reason, if the magnetic pole interval is set small and the magnetic field component in the direction perpendicular to the surface of the developing roll 12 is rapidly attenuated, the portion where the magnetic carrier is not adsorbed on the surface of the developing roll 12 ) Is likely to occur. If there is such a missing developer layer, minute density unevenness and poor reproducibility of fine lines occur in the low density portion.
[0072]
On the other hand, if the magnetization of the magnetic carrier is large, a strong adsorption force acts according to the magnetization pattern of the developing roll 12, and a substantially uniform developer layer on the magnetic pole and between the magnetic poles, that is, a developer layer without a mountain-valley structure is formed. It becomes difficult to do. When the developer layer has such a mountain-valley structure, density unevenness corresponding to the magnetic pole pitch occurs in the low-density portion, or minute unevenness occurs in the width of the thin line.
[0073]
Furthermore, it is desirable that the magnetic carrier of the developer used in the developing device 4 of this embodiment has a residual magnetization of about 25 kA / m or less. If the remanent magnetization of the magnetic carrier is large, magnetic aggregation of the magnetic carrier is likely to occur, and due to this influence, the developer layer on the developing roll 12 has a finer unevenness, that is, more developer layers due to magnetic aggregation. A site to be formed is generated. When such irregularities occur, minute density unevenness and poor reproducibility of fine lines occur in the low density portion. As described above, the magnetization and the residual magnetization of the magnetic carrier affect the state of the developer layer formed by the magnetic poles of the developing roll 12, and the magnetization and the residual magnetization are within the above ranges. It becomes easy to form almost one developer layer on the developer roll 12.
[0074]
Further, the magnetic carrier of the developer used in the developing device of this embodiment is 10 6 The volume resistivity value in an electric field of V / m is 10 Ten It is desirable that it is Ω · cm or more. When the volume resistivity of the magnetic carrier is low, charge injection into the magnetic carrier is likely to occur in the development region, the Coulomb force acting on the magnetic carrier is stronger than the magnetic binding force, and the magnetic carrier is almost fixed. It is easily released from the state and transferred onto the photosensitive drum 1, and carrier adhesion is likely to occur.
[0075]
Thus, the volume specific resistance value of the magnetic carrier affects the fixed state of the magnetic carrier in the development region, and the occurrence of carrier adhesion is suppressed by setting the volume specific resistance value within the above range. be able to.
[0076]
Next, a method for magnetizing the magnetic recording layer 12b of the developing roll 12 will be described.
[0077]
FIG. 8 is a diagram for explaining a magnetization method of the magnetic recording layer shown in FIG.
[0078]
As shown in FIG. 8, the magnetic recording layer 12 b of the developing roll 12 is magnetized by a magnetic recording head 200 disposed in contact with the peripheral surface of the developing roll 12.
[0079]
The magnetic recording head 200 includes a core 201 made of a soft magnetic material and having both ends parallel to each other at intervals, and a coil 202 wound around the core 201. It arrange | positions so that the surrounding surface of the developing roll 12 may be adjoined. A magnetizing current is supplied to the coil 202 from a power source via a magnetizing signal generator (not shown). When a current flows through the coil 202, a magnetic flux 203 is generated in the core 201, and this magnetic flux 203 is supplied to the core 202. The magnetic recording layer 12b is magnetized by passing the magnetic recording layer 12b from the tip of 201. The magnetizing current supplied to the coil 202 is supplied intermittently or by appropriately changing the direction of the current via the magnetizing signal generator, and the peripheral surface of the developing roll 12 is magnetized in a predetermined magnetized pattern as shown in FIG. Is done.
[0080]
Here, the length of the developing roll 12 in the axial direction of the portion to be magnetized is set to 300 mm, and the magnetizable width D of the magnetic recording head 200 is set to 6 mm. When magnetizing, the developing roll 12 is rotated and the magnetic recording head 200 is moved in parallel with the rotation axis of the developing roll 12. At this time, the moving amount of the magnetic recording head 200 per one rotation of the developing roll 12 is set to 5.5 mm.
[0081]
In this embodiment, the N-pole and the S-pole are magnetized in the circumferential direction of the developing roll 12 in the above-described magnetization pattern shown in FIG. The peak value is set to 50 mT.
<Experiment 1>
Next, in the developing device 4 of this embodiment, a development test of the electrostatic latent image is performed, and the gap X between adjacent pairs of magnetic poles is measured. 12 The results of examining the image density, carrier adhesion, image uniformity, and fine line reproducibility by changing the interval between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region will be described.
[0082]
In general, in a developing method using a thin layer of a two-component developer, it is preferable to use a magnetic carrier having a small average particle diameter in order to obtain a fine image. When a magnetic carrier having a large average particle diameter is used, the interval between the chains of magnetic carriers arranged along the magnetic field is wide and rough, and it is difficult to obtain a thin layer with high uniformity. For this reason, an image uniformity defect and a line image edge reproduction defect occur. Therefore, the average particle diameter of the magnetic carrier is preferably 100 μm or less, and in this embodiment, a magnetic carrier having a weight average particle diameter of 50 μm is used.
[0083]
10 of this magnetic carrier 6 / (4π) A / m in a magnetic field is 225 kA / m, and the residual magnetization is 2 kA / m. 10 6 The volume resistivity in an electric field of V / m is 10 15 Ω · cm.
[0084]
The mixing ratio of the toner in the developer and the magnetic carrier is 10% by weight in terms of the weight ratio of the toner in the developer, and the charge amount of the toner is −15 mC / kg.
[0085]
The developing roll 12 is magnetized by the magnetic pole M shown in FIG. 1 And magnetic pole M 2 Interval X 12 Is 13 μm, 25 μm, 100 μm, 250 μm, 400 μm, the spacing D between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region 1 Were set to 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, and 500 μm, and experiments were performed using 18 patterns of developing rolls magnetized by combining these.
[0086]
The image density is evaluated by developing a solid image and measuring the density with a reflection densitometer (trade name: X-RITE 310). If this measured value was 1.8 or more, both solid images and line images had sufficient density, and 1.8 or more were evaluated as ◯ and less than 1.8 were evaluated as x.
[0087]
FIG. 9 is a diagram showing an image pattern used for investigating the amount of transfer of the magnetic carrier of the developing device of the present embodiment to the photosensitive drum in the image forming apparatus shown in FIG.
[0088]
As shown in FIG. 9, the carrier adhesion is evaluated by developing a so-called alternating line in which the image portion 91 and the background portion 92 are arranged in parallel at a constant cycle in the direction perpendicular to the process progress direction. To measure. The cycle of the alternating lines constituting the image pattern shown in FIG. 9 is 2 cycles / mm, and the ratio between the image portion 91 and the background portion 92 is 1: 1. In the development of such an alternating line, an electrostatic latent image in which the image portion 91 and the background portion 92 are adjacent to each other at a very small interval exists on the surface of the photosensitive drum 1. A so-called fringe electric field is generated in the vicinity of the surface, and an electrostatic attractive force acts on a magnetic carrier charged with a polarity opposite to that of the toner in the peripheral portion of the image. Therefore, the alternating line is an image in which magnetic carrier adhesion is likely to occur, and is suitable for evaluation of carrier adhesion.
[0089]
The evaluation index of the carrier adhesion amount was the area ratio of the magnetic carrier particles on the background portion of the alternating line. An image analysis apparatus (trade name: LUZEX-5000) was used for the measurement of the area ratio. If the carrier particle area ratio is 1.0% or less, there is no practical problem. Therefore, 1.0% or less is indicated as ◯ and 1.0% or less is indicated as ×.
[0090]
The uniformity of the image in the low density portion is evaluated visually with respect to a halftone dot image having an area ratio of 20%. A state in which a minute density unevenness is not confirmed is ◯, and there is a small amount of minute density unevenness, but there is no practical problem. △, and impractical level was ×.
[0091]
Regarding the reproducibility of thin lines, a line image having a width of 130 μm is evaluated visually, and the state where no jaggedness and density unevenness are confirmed in the edge portion is ○, there is a small amount of jaggedness and density unevenness, but there is no practical problem. △, and impractical level was ×.
[0092]
Table 1 shows the results of the evaluation performed by the method as described above. In Table 1, in the comprehensive evaluation, all of the above four items were evaluated as “◯” when there was no “x”, and when there was at least one “x”.
[0093]
[Table 1]
Figure 0003843639
[0094]
From Table 1, the distance X between the adjacent north and south poles on the circumferential surface of the developing roll 12 12 Is in the range of 25 μm or more and 250 μm or less, and the distance D between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region 1 If the thickness is 300 μm or less, it can be seen that sufficient image density can be obtained and the uniformity and fine line reproducibility of the low density portion can be improved without causing carrier adhesion. The reason for this can be considered as follows.
[0095]
Since the magnetic field at the part away from the surface of the developing roll 12 is attenuated and weakens more rapidly as the magnetic pole interval is narrower, the magnetic binding force acting on the magnetic carrier on the developing roll 12 when the magnetic pole interval is smaller than 25 μm. Is weakened, and the amount of developer adhering on the developing roll 12 is reduced by overcoming the magnetic restraining force of the magnet roll 13b inside the layer forming roll 13 at the portion facing the layer forming roll 13. Thus, when the magnetic pole interval of the developing roll 12 is narrower than 25 μm, the developer on the developing roll 12 is in a sparse state as a whole. For this reason, sufficient density cannot be obtained, and image uniformity is also impaired. Further, as described above, since the magnetic restraining force acting on the magnetic carrier on the developing roll 12 is weak, the magnetic carrier adheres due to the action of the fringe electric field described above. Further, a phenomenon that the developer is scattered by the centrifugal force acting when the developing roll 12 rotates is observed.
[0096]
On the other hand, when the magnetic pole interval of the developing roll 12 is wider than 250 μm, the magnetic restraining force acting on the magnetic carrier in the portion between the magnetic poles becomes extremely weak. For this reason, the developer concentrates in the vicinity of the magnetic pole. Therefore, the state of the developer layer on the developing roll 12 forms peaks and valleys according to the magnetization pattern, and the developed image has unevenness in the magnetization pattern. In addition, as described above, since the magnetic restraining force acting on the magnetic carrier attached to the portion between the magnetic poles on the developing roll 12 is weak, the magnetic carrier is attached and the developer is scattered.
[0097]
Also, the distance D between the magnetic poles 1 If it is> 300 μm, stripe-shaped development density unevenness occurs due to the influence of the region where the developer does not adhere, and as a result, the image density is lowered and the uniformity of the low density portion and the thin line reproducibility are lowered.
[0098]
On the other hand, the distance X between the adjacent north and south poles on the circumferential surface of the developing roll 12 12 Is in the range of 25 μm or more and 250 μm or less, and the distance D between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region 1 Is set to 300 μm or less, the magnetic carriers are orderly arranged on the developing roll 12 in a state along the magnetic field, and it is possible to form a substantially single and uniform developer layer.
[0099]
Therefore, a high image density can be obtained, and sufficient image uniformity and fine line reproducibility can be obtained. In addition, since a strong magnetic restraining force acts on the developer layer on the developing roll 12, adhesion of the magnetic carrier to the photosensitive drum 1 and developer scattering do not occur.
[0100]
In the present embodiment, a non-magnetized region is provided outside the adjacent N pole and S pole, but as described below, the adjacent N pole and S pole are paired. A low-magnetization region may be provided outside the surface.
[0101]
FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetization pattern in which a low magnetization region is provided on the circumferential surface of the developing roll, and FIG. 11 is a diagram illustrating a layer formation state in which a low magnetization region is provided on the circumferential surface of the developing roll.
[0102]
As shown in FIG. 10, a pair of N poles (M Three ) And S pole (M Four ) Between magnetic poles X 34 Thus, a strong magnetic field is formed. In addition, the low magnetization region R is outside the pair of magnetic poles. Three , R Four Is provided. That is, each of the pair of magnetic poles has a certain length (R) on the side adjacent to the other magnetic poles. Three + R Four ) Low magnetization region. Accordingly, as shown in FIG. 11, the magnetic flux 502 almost wraps around between the two magnetic poles that make a pair, and is hardly distributed to the opposite side. Further, the magnetic flux 502 is concentrated near the surface of the developing roll 12 between the pair of magnetic poles, the magnetic field component in the direction perpendicular to the surface of the developing roll 12 is rapidly attenuated, and the magnetic field does not reach far away.
In this way, N poles (M Three ) And S pole (M Four ) And the outside of the low magnetization region R Three , R Four Even when the non-magnetized region is provided, the magnetic flux distribution is the same as in the case where the non-magnetized region is provided, and the same developer layer is formed and the same development characteristics as in Experiment 1 are obtained.
[0103]
Further, in this developing device 4, the developing roll 12 is composed of a magnetic recording layer 12b and a conductive layer 12a formed on the peripheral surface thereof, the magnetic recording layer 12b is made of a ferrite magnet, and the conductive layer 12a is made of aluminum. Although used, the invention is not limited to these configurations and materials. Any material capable of forming a magnetization pattern can be used for the magnetic recording layer 12b. For example, a so-called plastic magnet in which a ferromagnetic material powder is dispersed in a thermoplastic or thermosetting resin, or a so-called rubber magnet in which a ferromagnetic material powder is dispersed in a flexible material is used. be able to. In this case, as the material having flexibility, any material capable of mixing a large amount of magnetic material and maintaining flexibility can be used, for example, hypalon, polyisobutylene, neoprene rubber, nitrile. Rubber, chlorinated polyethylene, etc. can be used. The conductive layer 12a can be made of any material that can be applied with a developing bias voltage. For example, Ni, Ti, Cu, Cu—Ni alloy, titanium nitride, or the like can be used.
[0104]
Further, in the developing device 4, the developing roll 12 is composed of the magnetic recording layer 12b and the conductive layer 12a formed on the peripheral surface of the magnetic recording layer 12b. May be composed of a conductive layer 12a and a thin magnetic recording layer 12b formed on the peripheral surface of the conductive layer 12a. The magnetic recording layer 12b is formed by coating a conductive substrate 12a with a layer thickness of 50 μm, in which a powder of a ferromagnetic material is dispersed in a binder resin. Γ-Fe as a ferromagnetic material 2 O Three Polyurethane can be used as the binder resin. As this ferromagnetic material, any known materials such as magnet materials and magnetic recording materials can be used. 2 O Three Besides, CrO 2 Ba ferrite, Sr ferrite and the like can be used. In addition, as the binder resin, any one constituting a magnetic recording layer such as a tape, a disk, or a card can be used. For example, polycarbonate, polyester, polyurethane, or the like can be used. Furthermore, conductive fine particles or the like can be added to the magnetic recording layer 12b as necessary. A magnetic metal material can also be used for the magnetic recording layer 12b. In this case, any known materials such as magnet materials and magnetic recording materials can be used. For example, Co—Ni—P, Co—Ni, Co—Cr, Fe—Cr—Co, Mg—Al, Al -Ni-Co or the like can be used.
<Experiment 2>
Next, in the developing device 4 shown in FIG. 3, by changing the magnetic pole arrangement of the layer forming roll 13 in the proximity facing portion between the developing roll 12 and the layer forming roll 13, the developer layer formed on the developing roll 12 is changed. The result of investigating the state and the stability of the image density will be described.
[0105]
In this experiment, as the developing roll 12, the distance X between the north and south poles forming a pair is set. 12 Is 100 μm, the distance D between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region 1 With a thickness of 300 μm was used.
[0106]
On the other hand, the layer forming roll 13 was the same as that used in Experiment 1, and the fixing position of the magnet roll 13b was changed. Here, (1) N pole, (2) S pole, (3) N pole and S pole between the positions where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are closest to each other, (3) 4) The fixed position of the magnet roll 13b was changed so that the part between the S pole and the N pole could come. Hereinafter, these four fixed positions of the magnet roll 13b are referred to as magnetic pole arrangements (1), (2), (3), and (4). FIG. 12 schematically shows a facing portion between the developing roll 12 and the layer forming roll 13 at this time.
[0107]
FIG. 12 is a diagram illustrating a facing portion between the developing roll and the layer forming roll in the developing device in Experiment 2.
[0108]
12 (a), 12 (b), 12 (c), and 12 (d), magnetic pole arrangements (1), (2), and (3) of the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are shown. , (4) is shown. Here, in the magnetic pole arrangements (3) and (4) shown in FIGS. 12C and 12D, the magnetic poles of the magnet roll 13b are opposed to each other at the closest position. The upstream side in the direction is the N pole in the magnetic pole arrangement (3) shown in FIG. 12C and the S pole in the magnetic pole arrangement (4) shown in FIG. Other conditions are the same as those in Experiment 1.
[0109]
First, the state of the developer layer formed on the developing roll 12 was investigated under each of the above conditions. As a result, a good developer layer could be formed with the magnetic pole arrangements (1) and (3) shown in FIGS. On the other hand, in the magnetic pole arrangements (2) and (4) shown in FIGS. 12 (b) and 12 (d), only a very small amount of developer adheres on the developing roll 12, and the development level is practically usable. The agent layer could not be formed. The reason for this can be explained by the relationship in the direction of the magnetic field between the developing roll 12 and the layer forming roll 13 based on the principle of layer formation described above.
[0110]
In the magnetic pole arrangements (1) and (3), the downstream side in the rotation direction of the developing roll 12 in the proximity facing portion between the developing roll 12 and the layer forming roll 13 (left side of the center of the drawing in FIGS. 12A and 12C). ), The direction of the magnetic field by the magnet roll 13b in the layer forming roll 13 is the same as the direction of the magnetic field by the N pole and S pole forming a pair of the developing roll 12. Therefore, a developer adheres between the N pole and S pole which make a pair, and a developer layer can be formed.
[0111]
On the other hand, in the magnetic pole arrangements (2) and (4), the direction of the magnetic field formed by the N pole and the S pole forming a pair of the magnet roll 13b and the developing roll 12 in the above-described part is opposite. Accordingly, it is difficult for the developer to adhere between the N pole and the S pole forming a pair of the developing rolls 12. Further, since the magnetic field between the N pole and S pole adjacent to each other with the non-magnetized region interposed therebetween is extremely weak as described above, it is very difficult to attract and hold the developer at this portion. Therefore, in the magnetic pole arrangements (2) and (4), it is very difficult to form a developer layer on the developing roll 12.
[0112]
Subsequently, in the magnetic pole arrangements (1) and (3), an experiment for investigating the stability of the image density was performed. In this experiment, ten 100% solid images were printed continuously, and the transition of the image density was investigated. During the test, toner was replenished according to the amount consumed by development, and the toner density in the developer was controlled to be substantially constant.
[0113]
As a result, in the magnetic pole arrangement (1), the image density was 1.9 or more through 10 sheets and was maintained well. On the other hand, in the magnetic pole arrangement (3), a sudden density drop occurred during the printing of the first sheet. The image density of the developing roll after the start of the development of the solid image was 1.9 or more at the first time, but was 0.2 or less after the second round. The reason can be considered as follows.
[0114]
In the case of the magnetic pole arrangement (1) shown in FIG. 12A, the magnetic pole arrangement is the same as that shown in FIG. 7, and as described with reference to FIG. The lowered developer is favorably peeled off from the developing roll 12. On the other hand, in the case of the magnetic pole arrangement (2) shown in FIG. 12C, the N pole and the S pole forming a pair of the developing roll 12 are formed at the proximity facing portion of the developing roll 12 and the layer forming roll 13. The directions of the magnetic field and the magnetic field of the magnet roll 13b are all the same. For this reason, the effect | action which peels off the developer adhering on the image development roll 12 does not arise, and the exchange on the image development roll 12 is hardly performed. Therefore, the developer whose toner density has decreased due to the first round of development remains on the developing roll 12, and the image density after the second round is extremely low.
[0115]
As described above, one magnetic pole of the magnet roll 13b is disposed at a position where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are almost closest to each other, and the developing roll is composed of the N pole and the S pole that form a pair with the developing roll 12. By setting the polarity to be the same as the polarity of the magnetic pole located on the upstream side in the circumferential direction of 12, it becomes possible to form a good developer layer on the developing roll 12, and from above the developing roll 12. Thus, it is possible to reliably remove the developer once subjected to the development, and thus it is possible to maintain a good image density.
[0116]
In this experiment, the magnetic pole interval between the N pole and the S pole forming the pair of the developing rolls 12 is 100 μm, but the same result is obtained when the magnetic pole interval is 25 μm or more and 250 μm or less.
[0117]
In this experiment, the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm, but the non-magnetized region is 50 μm or more and the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm. In some cases, similar results are obtained.
[0118]
Furthermore, in this experiment, a non-magnetized region was provided outside the adjacent N-pole and S-pole, but the low-magnetization region R as shown in FIG. Three , R Four A similar result can be obtained even if provided.
<Experiment 3>
Next, the results of examining the stability of the image density by changing the rotation direction of the sleeve 13a of the layer forming roll 13 in the developing device 4 shown in FIG. 3 will be described.
[0119]
In this experiment, as the developing roll 12, the distance X between the north and south poles forming a pair is set. 12 Is 100 μm, the distance D between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region 1 With a thickness of 300 μm was used. On the other hand, the layer forming roll 13 was the same as that used in Experiment 1, and the fixing position of the magnet roll 13b was changed.
[0120]
The arrangement of the magnet roll 13b was the arrangement shown in FIG. The rotation direction of the sleeve 13a is the case where the surface movement directions of the developing roll 12 and the sleeve 13a at the portion where the developing roll 12 and the layer forming roll 13 are close to each other are opposite to each other as in FIG. 1) and the case of FIG. 7 were carried out under two conditions: the case where the sleeve rotation directions are opposite to each other (condition 2). Other conditions are the same as those in Experiment 1.
[0121]
In both condition 1 and condition 2, it was possible to form the developer layer on the developing roll 12 satisfactorily. In the experiment, 10 sheets of 100% solid images were printed continuously, and the transition of the image density was investigated. During the test, toner was replenished according to the amount consumed by development, and the toner density in the developer was controlled to be substantially constant.
[0122]
As a result, in condition 1, the image density was 1.9 or more and maintained well through 10 sheets. On the other hand, under the condition 2, although not at a level that causes a problem in practice, a slight decrease in density according to an increase in the number of rotations of the developing roll occurred during the printing of the first sheet. The image density of the developing roll after the start of the development of the solid image was 1.9 or more at the first time, but gradually decreased after the second turn and decreased after the fifth turn. A constant image density was obtained at 1.85. The reason is considered as follows.
[0123]
In the case of condition 2, the developer conveyed by the rotation of the sleeve 13a of the layer forming roll 13 flows into the proximity facing portion from the upstream side in the rotation direction of the developing roll 12 and flows out to the downstream side. Become. For this reason, since the developer peeled off from the developing roll 12 is once collected by the magnetic brush on the layer forming roll 13 side, it is transported through the proximity facing portion according to the rotation of the sleeve 13a. Re-adhesion on the developing roll 12 occurs even though the amount is small.
[0124]
Once the developer that has been subjected to development and the toner concentration has decreased is reattached, the average toner concentration of the entire developer layer decreases. For this reason, in Condition 2, although the level is not practically difficult to use, a slight decrease in density occurred.
[0125]
On the other hand, in the case of condition 1, the developer conveyed by the rotation of the sleeve 13a of the layer forming roll 13 flows from the downstream side in the rotation direction of the developing roll 12 into the adjacent facing portion and flows out to the upstream side. become. Therefore, the developer peeled from the developing roll 12 does not adhere to the developing roll 12 again, and the replacement of the developer is surely performed, and the image density can be maintained satisfactorily.
[0126]
As described above, the developing rolls 12 and the layer forming rolls 13 are located in the vicinity of each other and the surface movement directions of the developing roll 12 and the sleeve 13a of the layer forming roll 13 are opposite to each other. The upper developer is surely replaced, and it is possible to maintain a good image density even when a large area image is continuously printed.
[0127]
In this experiment, the magnetic pole interval between the N pole and the S pole forming the pair of the developing rolls 12 is 100 μm, but the same result is obtained when the magnetic pole interval is 25 μm or more and 250 μm or less.
[0128]
In this experiment, the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm, but the non-magnetized region is 50 μm or more and the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm. In some cases, similar results are obtained.
[0129]
Furthermore, in this experiment, a non-magnetized region was provided outside the adjacent N-pole and S-pole, but the low-magnetization region R as shown in FIG. Three , R Four A similar result can be obtained even if provided.
<Experiment 4>
Next, an experiment conducted on the maintainability of the developing device 4 shown in FIG. 3 will be described.
[0130]
In this experiment, a solid image is continuously developed for 100,000 sheets by the image forming apparatus shown in FIG. 1, that is, the image forming apparatus provided with the developing device 4 shown in FIG. Next, after developing a predetermined number of sheets, the development density of the solid image and the charge amount of the toner are measured, and the transition when the number of developed sheets is overlapped is investigated.
[0131]
Further, in order to investigate the effect of the developing device 4 of the present embodiment, a similar experiment was performed using the conventional developing device 300 shown in FIG. 13, and the result was obtained by the developing device 4 of the present embodiment. Compared with.
[0132]
The developing roll 12 and the layer forming roll 13 constituting the developing device 4 of the present embodiment were the same as those in Experiment 2. Other conditions are the same as those in Experiment 1.
[0133]
On the other hand, the configuration of the conventional developing device 300 used for comparison is as follows.
[0134]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional developing device as a comparative example.
[0135]
A developing device 300 shown in FIG. 13 includes a developing housing 311, a developing roll 312 having a magnet roll 312 a fixedly supported and a sleeve 312 b rotating around the developing roll 312, and a pair of screw augers for conveying and stirring the developer. 313, 314, a layer thickness regulating member 315 that is provided in close proximity to the developing roll 312, and regulates the layer thickness of the developer, and a scraper 316 for peeling off the used developer on the developing roll 312. Has been. The magnetic roll 312a of the developing roll 312 is provided with five magnetic poles in the circumferential direction. By the magnetic field generated by these magnetic poles, the developer is attracted to the surface of the sleeve 312b and moves with the rotation of the sleeve 312b. The developer amount is regulated at a position facing the layer thickness regulating member 315, and a thin layer of developer is formed.
[0136]
Settings of main parts of the developing device 300 are as follows.
[0137]
Developing roll: outer diameter 18mm
Developing roller peripheral speed: 320 mm / s
Development area settings:
Gap between photoconductor drum and developing roll: 500 μm
The position at which the photosensitive drum and the developing roll are closest to each other: the substantially middle point between the magnetic pole N1 and the magnetic pole S1
Center angle between magnetic pole N1 and magnetic pole S1 ... 70 °
Magnetic flux density at the position of the magnetic pole N1, the position of the magnetic pole S1, 70 mT
Developer layer thickness (middle part of magnetic pole N1 and magnetic pole S1) ... 200 μm
Development bias: DC superimposed AC voltage
DC component: -400V
AC component: 6 kHz rectangular wave, peak-to-peak voltage 1.6 kV
In the developing device 300, the developer layer on the developer roll 312 is held in a non-contact state with respect to the surface of the photosensitive drum 1. The developer that has passed through the developing region is peeled off from the developing roll 312 by the action of the repulsive magnetic field formed by the magnetic poles N2 and N3 and the scraper 316, and falls to the developer mixing and agitating unit, and toner replenishment (not shown) The additional toner provided from the container and the screw augers 313 and 314 are mixed and stirred to be used for the next use.
[0138]
Each of the two developing devices 4 and 300 contains 400 g of developer in the developing housing, and the toner is appropriately replenished so that the toner weight ratio in the developer is 9 to 11% by weight. Is done.
[0139]
FIG. 14 is a diagram showing the transition of the solid image density when 100,000 sheets are developed using the developing device of the present embodiment and the developing device as a comparative example, and FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a change in toner charge amount when 100,000 sheets are developed using a developing device as a comparative example.
[0140]
14 and 15, it is understood that the image density and the toner charge amount are satisfactorily maintained through the development of 100,000 sheets in the developing device 4 of the present embodiment. On the other hand, in the conventional developing device 300 which is a comparative example, a rapid decrease in density and a decrease in toner charge amount occur. Due to the decrease in the toner charge amount, background fogging due to toner scattering occurred on 20,000 sheets, and the developer reached the end of its life.
[0141]
Further, as a result of investigating the state of the developer after the long-term development experiment, the developer used in the conventional developing device 300 has noticeably deteriorated toner and magnetic carrier. In the conventional developing device 300, since a strong stress acts on the developer when the layer thickness is regulated by the layer thickness regulating member 315, toner degradation and magnetic carrier degradation are caused early. Due to this influence, a decrease in density and a decrease in toner charge amount occur as described above.
[0142]
On the other hand, in the developing device 4 of this embodiment, no stress acts on the developer at the time of layer formation, and therefore the deterioration of the developer can be prevented. In the developer used in the developing device 4, the toner and the magnetic carrier after the long-term development experiment were in the same state as in the initial stage, and no deterioration state was observed. In addition, the developer transport amount hardly changed over 100,000 sheets.
[0143]
In this experiment, the magnetic pole interval between the N pole and the S pole forming the pair of the developing rolls 12 is 100 μm, but the same result is obtained when the magnetic pole interval is 25 μm or more and 250 μm or less.
[0144]
In this experiment, the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm, but the non-magnetized region is 50 μm or more and the interval between the adjacent magnetic poles with the non-magnetized region interposed is 300 μm. In some cases, similar results are obtained.
[0145]
Furthermore, in this experiment, a non-magnetized region was provided outside the adjacent N-pole and S-pole, but the low-magnetization region R as shown in FIG. Three , R Four A similar result can be obtained even if provided.
[0146]
As described above, in the developing device 4 of the present embodiment, a uniform thin layer of developer is formed by slight contact of the developer with the surface of the developing roll 12 without mechanically regulating the layer thickness of the developer. In addition, it is possible to reduce the deterioration of the developer. Further, when an image is formed using such a thin developer layer, a good image free from image quality defects and carrier adhesion can be stably obtained.
[0147]
Hereinafter, a changeable configuration of the developing device 4 of the present embodiment will be described.
[0148]
In the present embodiment, the developer layer on the developing roll 12 is in a non-contact state with respect to the photosensitive drum 1, but the same applies to the case where the developer layer is set in contact with the photosensitive drum 1. Results are obtained.
[0149]
Further, in this embodiment, the developing roll 12 including the magnetic pole is configured to move around. However, the developing roll is configured by a magnet roll and a sleeve that is driven to rotate around the magnet roll, the magnet roll is fixed, and the sleeve rotates. The developer may be conveyed according to the above. Moreover, you may make it rotate a magnet roll and a sleeve together. In this case, the member forming the sleeve is preferably a thickness of 5 to several hundred μm because it is necessary to apply a sufficient magnetic restraining force to the magnetic carrier by the internal magnet. A formed metal, a resin film formed by extrusion molding or the like is suitable. Ni can be used as the metal sleeve, and polyethylene terephthalate, polyurethane, polycarbonate, polyimide, or the like can be used as the resin sleeve.
[0150]
Further, in this embodiment, the residual magnetization pattern is formed by being magnetized horizontally with respect to the circumferential surface of the magnetic recording layer 12b of the developing roll 12, but is magnetized in a direction perpendicular to the circumferential surface of the magnetic recording layer. Thus, a residual magnetization pattern may be formed. In this case, for example, a magnetic recording head 210 as described below can be used.
[0151]
FIG. 16 is a diagram for explaining a method of magnetizing the magnetic recording layer.
[0152]
The magnetic recording head 210 includes a core 211 having a shape in which one end 211a has a small end surface and the other end 211b has a large end surface, and a coil 212 wound around the core 211. Is disposed in contact with the peripheral surface of the developing roll 120. When such a magnetic recording head 210 is used, the developing roll 120 in which the magnetic recording layer 122b is provided on the soft magnetic layer 122a is employed. Any known soft magnetic layer 122a can be used, and examples thereof include iron, an iron-silicon alloy, and an iron-nickel alloy.
[0153]
When a current is supplied to the coil 212 wound around the core 211, the magnetic flux generated in the core 211 passes through the magnetic recording layer 122b from one end 211a having a small end face, and further passes through the soft magnetic layer 122a. It leads to the other end 211b having a large end surface. Therefore, in the portion of the magnetic recording layer 122b facing the one end 211a, the N pole and the S pole are formed in the thickness direction of the magnetic recording layer 122b, while in the portion of the magnetic recording layer 122b facing the other end 211b. It is hardly magnetized. By performing such magnetization over almost the entire circumferential surface of the developing roll 120, magnetic poles arranged in the thickness direction of the magnetic recording layer 122b can be formed over almost the entire circumferential surface. Thus, a magnetic field having a large magnetic flux density can be formed by magnetizing in the thickness direction of the magnetic recording layer 122b. Such a magnetized pattern may be adopted according to the interval between the magnetic poles and the magnetic carrier to be used. Here, an example is described in which magnetization is performed with the magnetic recording head 210 in contact with the developing roll 120, but magnetization is performed with the magnetic recording head 120 being closely spaced from the developing roll 120. You may do it.
[0154]
In this embodiment, a cylindrical developing roll is used as the developing member of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and for example, a flexible endless belt may be used. Good. In this case, it is possible to obtain a high degree of design freedom as compared with the cylindrical developing roll, and it is possible to reduce the diameter as compared with the developing roll, and the width of the developing opening of the developing housing is designed to be narrow. It becomes possible. Therefore, the entire developing device and the image forming apparatus can be reduced in size. In addition, the drawing shape of the developing member (belt) in a portion other than the developing portion can be arbitrarily designed, and can easily correspond to the optimum shape in each portion. Furthermore, the length of the development area can be made longer than that of the development roll. Accordingly, it is possible to compensate for a decrease in development efficiency caused by shortening the development time as the size is reduced (smaller diameter) by taking a longer development area.
[0155]
Furthermore, in this embodiment, the moving speed of the peripheral surface of the developing roll is set to 320 mm / s, but the formation state of the developer layer does not depend on the moving speed of the peripheral surface, and is 100 mm / s to 900 mm / s. In the region of about s, a uniform developer layer can be formed, and the developer is not scattered when the developing roll rotates.
[0156]
In this embodiment, the moving direction of the peripheral surface of the developing roll is the same as the moving direction of the peripheral surface of the image carrier (photosensitive drum). However, the present invention is not limited to this, and the opposite direction. Similar results are obtained for the direction.
[0157]
Furthermore, in this embodiment, the development bias voltage is an alternating voltage on which a direct current voltage is superimposed, and the waveform of the alternating voltage is a rectangular wave. However, the present invention is not limited to this and depends on the purpose and application. Any developing bias voltage can be used. For example, a so-called DC bias using only a DC voltage or a DC bias applied intermittently can be used. For example, as an alternating voltage, a sine wave, a triangular wave, a sawtooth wave, an asymmetric rectangular wave, etc. can be used.
[0158]
In this embodiment, the cylindrical member is used as the layer forming member. However, the present invention is not limited to this, and for example, a flexible endless belt member may be used. Further, the magnet roll may be formed in a cylindrical shape, and the member corresponding to the sleeve may be in the shape of the flexible endless belt. In this case, a high degree of design freedom can be obtained as in the case where the developing roll is formed into a flexible belt shape.
[0159]
Furthermore, in this embodiment, the magnetic flux density of the magnet roll is set to 70 mT, but the present invention is not limited to this, and is optimal according to the peripheral speed of the developing roll, the magnetic characteristics of the magnetic carrier, the particle size, and the like. It can be adjusted and set so that a proper layer formation state can be obtained.
[0160]
In the present embodiment, the sleeves of the developing roll and the layer forming roll are set to the same potential, but any setting according to the purpose and application is possible. For example, as the voltage applied to the developing roll and the sleeve, a DC voltage, an AC voltage superimposed with a DC voltage, or a DC voltage applied intermittently can be used, but the average of the voltages applied to the developing roll and the layer forming roll The values may be different, and an auxiliary action by Coulomb force acting by a potential difference may be added to the promotion or avoidance of toner adhesion to the developing roll and the adhesion or collection of the developer to the developing roll. Furthermore, when an alternating voltage in which a direct current voltage is superimposed is applied to both the developing roll and the sleeve, the frequency, amplitude, waveform, and phase of the alternating voltage may be made different from each other. In addition, the case where the DC voltage applied intermittently is applied is the same as the case where the AC voltage superimposed with the DC voltage is applied.
[0161]
Further, in this embodiment, the toner is directly supplied to the developer layer on the layer forming roll. However, a toner supply unit may be separately provided according to the purpose and application. In this case, the developer on the layer forming roll can be mechanically, magnetically or electrostatically peeled off, and toner can be supplied to the peeled developer. Further, a stirring / conveying means may be provided separately according to the purpose and application. For example, a mechanical agitation / conveyance means such as a screw auger or an impeller, or any means for magnetically or electrostatically agitating / conveying the developer can be used.
[0162]
In this embodiment, the photosensitive drum is used as the image carrier. However, a dielectric is used as the image carrier, for example, a discharge recording head used in an electrostatic printer, or JP-A-59-190854. An electrostatic latent image may be formed by an ion flow control head disclosed in the Japanese Patent Publication No.
[0163]
Note that the image forming apparatus using the developing device of the present embodiment is a monochromatic image forming apparatus, but forms a color image with a plurality of colors of toner on the image carrier and batch-transfers the toner images onto the recording paper. The present invention can be similarly applied to any known image forming apparatus such as a color image forming apparatus.
[0164]
【The invention's effect】
As described above, in the developing device of the present invention, it is possible to form a substantially single developer layer on the developing member without imposing a large load on the developer, and to prevent deterioration of the developer. it can. In addition, the developer layer on the developing member is free from unevenness corresponding to the magnetic pole pattern of the developing member and unevenness corresponding to the magnetic pole pattern of the magnet roll of the layer forming means, and a highly uniform image is obtained. It is done. Further, since a strong magnetic restraining force acts on the magnetic carrier layer on the developing member, the developer is not scattered and the carrier is not deposited on the image carrier. Further, since the developer is surely peeled off from the developing member, the image density can be maintained well even during continuous printing of a high area image with excellent image density maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a change in potential on the surface of an image carrier when a toner image is formed in the image forming apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a developing device of the present embodiment.
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of a circumferential surface of a developing roll.
5 is a diagram showing a magnetization pattern on the peripheral surface of the developing roll shown in FIG. 4;
6 is a diagram showing a state of layer formation on the peripheral surface of the developing roll shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 7 is a view showing a facing portion between a developing roll and a layer forming roll.
8 is a diagram for explaining a magnetization method of the magnetic recording layer shown in FIG. 4; FIG.
9 is a view showing an image pattern used for investigating the amount of transfer of the magnetic carrier of the developing device of the present embodiment to the photosensitive drum in the image forming apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a diagram showing a magnetization pattern provided with a low magnetization region on the circumferential surface of the developing roll.
FIG. 11 is a diagram illustrating a layer formation state in which a low magnetization region is provided on the circumferential surface of the developing roll.
FIG. 12 is a diagram illustrating a facing portion between a developing roll and a layer forming roll in the developing device in Experiment 2.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional developing device as a comparative example.
FIG. 14 is a diagram showing a transition of solid image density when 100,000 sheets are developed using the developing device of the present embodiment and the developing device as a comparative example.
FIG. 15 is a diagram illustrating a change in toner charge amount when 100,000 sheets are developed using the developing device of the present embodiment and the developing device as a comparative example;
FIG. 16 is a diagram for explaining a magnetic recording layer magnetization method;
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Charger
3 Exposure equipment
4,300 Development device
5 Corotron before transfer
6 Transcription corotron
7 Peeling corotron
8 Cleaner
9 Light static eliminator
11,311 Development housing
11a Development opening
12,312 Developing roll
12a Conductive layer
12b, 122b Magnetic recording layer
13 layer forming roll
13a sleeve
13b Magnet roll
14 Guide member
15 Toner conveying member
16 Toner regulating member
17 Toner container
18 Toner
19 Power supply for developing bias
91 Image section
92 Background
122a Soft magnetic layer
200,210 Magnetic recording head
201, 211 core
202, 212 coils
203, 401, 501, 502 Magnetic flux
211a one end
211b The other end
312a Magnet roll
312b sleeve
313,314 Screw Auger
315 Layer thickness regulating member
316 scraper

Claims (4)

表面に静電潜像が形成される像担持体に近接もしくは接触するように配置され、トナーおよび磁性キャリアからなる現像剤を周面に担持して周回する現像部材を備え、該現像部材周面に担持された現像剤中のトナーにより前記像担持体表面に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像部材は、周面に、周回方向に並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる磁性の磁極が配置されるとともに磁極ペアどうしの間に非着磁領域もしくは低磁力領域を挟んで全周に渡って配列されてなるものであって、
前記現像部材に近接して配置されて周回するスリーブを有するとともに、該スリーブ内に、少なくとも前記現像部材に対向する部位において該スリーブの周回方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されてなるとともに、前記現像部材周面に着磁された磁極ペアを成すＮ極とＳ極とのうち該現像部材周回方向先頭側の磁極とは異なる極性の磁極のうちの１つが該磁極を挟む両側の、該磁極の極性とは異なる極性の２つの磁極のいずれよりも前記現像部材に近接した位置に配置されてなる固定磁石を有し、前記スリーブの周回により現像剤を前記現像部材に供給する現像剤供給部材を具備することを特徴とする現像装置。A developing member disposed on the surface so as to be close to or in contact with an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and having a developer composed of toner and a magnetic carrier supported on the circumferential surface thereof; In the developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with the toner in the developer carried on
In the developing member, magnetic pole pairs composed of N poles and S poles arranged in the circumferential direction are arranged on the circumferential surface, and different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction, and a non-magnetized region is provided between the magnetic pole pairs. Or it is arranged over the entire circumference across the low magnetic field region,
The sleeve has a sleeve that is arranged in the vicinity of the developing member and circulates, and in the sleeve, N poles and S poles are alternately arranged in a circumferential direction of the sleeve at least at a portion facing the developing member. In addition, one of the N poles and the S poles forming a magnetic pole pair magnetized on the peripheral surface of the developing member has a polarity different from that of the leading magnetic pole in the circumferential direction of the developing member. Development having a fixed magnet arranged at a position closer to the developing member than any of two magnetic poles having a polarity different from the polarity of the magnetic pole, and supplying the developer to the developing member by the circumference of the sleeve A developing device comprising an agent supply member. 前記現像部材は、周面に、周回方向に２５μｍ以上２５０μｍ以下の間隔を隔てて並ぶＮ極とＳ極とからなる磁極ペアが、周回方向に、交互に異なる極性の磁極が配置されるとともに磁極ペア同士の間に５０μｍ以上の非着磁領域もしくは低磁力領域を挟み、かつ、該非着磁領域もしくは低磁力領域を挟んで隣接する磁極どうしの間隔が約３００μｍ以下となるように全周に渡って配列されてなるものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。In the developing member, a magnetic pole pair composed of an N pole and an S pole arranged at an interval of 25 μm or more and 250 μm or less in the circumferential direction is arranged on the circumferential surface. A non-magnetized region or low magnetic field region of 50 μm or more is sandwiched between the pairs, and the distance between adjacent magnetic poles across the non-magnetized region or low magnetic field region is about 300 μm or less over the entire circumference. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is arranged in a line. 前記現像部材と前記スリーブが、これら現像部材とスリーブとが互いに近接した領域において互いに異なる方向に移動する向きにそれぞれ周回するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。3. The developing device according to claim 1, wherein the developing member and the sleeve circulate in directions in which the developing member and the sleeve move in different directions in a region where the developing member and the sleeve are close to each other. 前記現像部材と前記像担持体との間に、直流電圧に交流電圧が重畳されてなる現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の現像装置。4. The developing according to claim 1, further comprising a developing bias power source for applying a developing bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage between the developing member and the image carrier. apparatus.
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